Küldj üzenetet

Amennyiben kérdése lenne hozzánk, küldje el nekünk!

Vagy keress információt oldalunkon:

Követés:
TECHNIKA

Nanoszerkezet lepkeszárnyból!

Szigeti-Aszódi Szilvia | 2022.08.31.

Bizonyos lepkefajok szárnyát cink-oxiddal bevonva környezetkímélő módon és olcsón állíthatók elő fotonikus nanoszerkezetek, amelyek lehetővé teszik a napenergia közvetlen hasznosítását kémiai folyamatok előidézésére- állapították meg az Eötvös Loránd Kutatási Hálózat Energiatudományi Kutatóközpont (ELKH EK) Műszaki Fizikai és Anyagtudományi, valamint Energia- és Környezetbiztonsági Intézetének kutatói.

Az eredmények új távlatokat nyithatnak többek között a vízben oldott szennyező anyagok – például festékek, gyógyszermaradványok, mikroműanyagok – káros hatásainak csökkentését célzó vízkezelés terén. A kutatást bemutató tanulmány a Royal Society Open Science című rangos szakfolyóiratban jelent meg.

Mint a közlemény kiemeli, a napfényt a jövő elsődleges megújuló energiaforrásaként tartják számon, amelynek egyik közvetlen felhasználási formája a fotokatalízis. Ennek során a napenergiát közvetlenül hasznosítják kémiai folyamatok előidézésére, ami sokkal hatékonyabb, mintha előbb elektromos energiává alakítanák – például napelemek segítségével -, majd az így nyert energiát használnák fel a kémiai folyamatokban.

Egyes félvezető anyagok, mint például a cink-oxid és a titán-dioxid képesek ilyen kémiai változásokat előidézni. Elnyelik a rájuk eső fényt, és ezzel olyan gerjesztések keletkeznek bennük, amelyek a különféle, vízben oldott nemkívánatos anyagokban – például festékekben, gyógyszermaradványokban, mikroműanyagokban – kémiai változásokat idéznek elő, ezzel csökkentve azok káros hatásait.

Tulajdonságaik révén a cink-oxid és a titán-dioxid is leginkább az ultraibolya fényt tudják hasznosítani fotokatalízis céljára, ami jelentősen bonyolítja és költségessé teszi felhasználásukat a vízkezelésben. Igen előnyös lenne, ha fokozni lehetne fotokatalitikus aktivitásukat a látható fény tartományában, hiszen akkor számos átlátszó műanyag és az üveg is használhatóvá válna, így olcsóbb lenne alkalmazásuk – áll a közleményben.

Ennek egyik lehetséges módja a fotonikus kristályokként ismert, a fény terjedését befolyásolni képes, különleges nanoszerkezetek használata. A fotonikus kristályok két fényáteresztő, de optikai tulajdonságaikban jelentősen eltérő anyagból felépülő nanokompozitok, amelyekben az egyes alkotóanyagok elhelyezkedése szabályosan, a fény hullámhosszával összemérhető skálán váltakozik a térben. Emiatt adott hullámhosszúságú fény nem képes a fotonikus nanoarchitektúrákban terjedni, és visszaverődik azok felszínéről.

Ilyen nanokompozitok mesterséges előállítása ugyan lehetséges, ám drága és időigényes és káros anyagok alkalmazására is szükség lehet.

Ezeket a nanoszerkezeteket ugyanakkor sok millió évvel ezelőtt már a biológiai evolúció is "felfedezte". Például számos lepkefaj hímjeinek szárnyain előfordulnak fotonikus kristály jellegű – kitinből és levegőből felépülő – nanoarchitektúrák, amelyek a lepkék szexuális kommunikációjában játszanak meghatározó szerepet – emlékeztet a közlemény.

Az ELKH EK kutatói közönséges vagy Ikarusz boglárka lepkéket (Polyommatus icarus) tenyésztenek, amelyek lehetővé teszik fotonikus nanoarchitektúrák környezetkímélő és olcsó előállítását. A laboratóriumi körülmények között nevelt lepkék esetében egyetlen szaporodó párnak hat-hétszász utódja is lehet.

A nanoszerkezet egyik összetevője a levegő, ezért a lepkék szárnyain előforduló fotonikus nanoarchitektúrák fajlagos felszíne igen nagy. Mivel a folyadék és a szilárd anyag kölcsönhatása így sokkal nagyobb felületen érvényesül, mint egy sík anyagon – például üvegen -, ez további előnyökkel jár.

Modern anyagtudományi eljárásokkal, például atomi rétegleválasztással lehetséges a kitinalapú fotonikus nanoarchitektúra konformális beborítása néhány nanométer vastagságú cink-oxid réteggel, mely réteg vastagságának változtatásával a visszavert fény színe is hangolható.

A kísérletekhez a kutatók különböző fajoktól származó, néhány nanométer vastagságú cink-oxid réteggel borított lepkeszárnyakat alkalmaztak.

Kimutatták, hogy a fotokatalitikus hatás annál jobban fokozódik, minél nagyobb az átfedés a látható fény tartományában a cink-oxiddal borított lepkeszárny fényvisszaverése és a tesztanyagként alkalmazott, vízben oldott rodamin B festék fényelnyelése között.

Ezzel igazolták, hogy a megfelelően nanostrukturált cink-oxid a látható tartományban is rendelkezik fotokatalitikus hatással, továbbá hogy ennek nagysága a fotonikus nanoarchitektúra jellegű biológiai szubsztrát optikai jellemzőinek változtatásával hangolható – áll az ELKH közleményében.
 





This area can contain widgets, menus, shortcodes and custom content. You can manage it from the Customizer, in the Second layer section.

 

 

 

A RÁDIÓ PÁPA TOP10 listája

  • play_circle_filledHallgasd most
  • Chart track

    1

    5
    Hold Me Closer

    Elton John, Britney Spears

    • cover play_circle_filled

      RÁDIÓ PÁPA TOP10 SZEPTEMBER
      Elton John, Britney Spears

  • Chart track

    2

    5
    Crazy What Love Can Do

    David Guetta, Becky Hill, Ella Henderson

    • cover play_circle_filled

      RÁDIÓ PÁPA TOP10 SZEPTEMBER
      David Guetta, Becky Hill, Ella Henderson

  • Chart track

    3

    -1
    Deep Down

    Alok, Ella Eyre, Kenny Dope, Never Dull

    • cover play_circle_filled

      RÁDIÓ PÁPA TOP10 SZEPTEMBER
      Alok, Ella Eyre, Kenny Dope, Never Dull

  • Chart track

    4

    1
    21 Reasons

    Nathan Dawe, Ella Henderson

    • cover play_circle_filled

      RÁDIÓ PÁPA TOP10 SZEPTEMBER
      Nathan Dawe, Ella Henderson

  • Chart track

    5

    1
    Potion

    Calvin Harris, Dua Lipa, Young Thug

    • cover play_circle_filled

      RÁDIÓ PÁPA TOP10 SZEPTEMBER
      Calvin Harris, Dua Lipa, Young Thug

  • Chart track

    6

    1
    Thats What I Want

    Lil Nas X

    • cover play_circle_filled

      RÁDIÓ PÁPA TOP10 SZEPTEMBER
      Lil Nas X

  • Chart track

    7

    3
    I Believe

    Kamrad

    • cover play_circle_filled

      RÁDIÓ PÁPA TOP10 SZEPTEMBER
      Kamrad

  • Chart track

    8

    6
    Heat Waves

    Glass Animals

    • cover play_circle_filled

      RÁDIÓ PÁPA TOP10 SZEPTEMBER
      Glass Animals

  • Chart track

    9

    6
    Bam Bam

    Camila Cabello, Ed Sheeran

    • cover play_circle_filled

      RÁDIÓ PÁPA TOP10 SZEPTEMBER
      Camila Cabello, Ed Sheeran

  • Chart track

    10

    2
    Dancing Feet

    Kygo, DNCE

    • cover play_circle_filled

      RÁDIÓ PÁPA TOP10 SZEPTEMBER
      Kygo, DNCE

  • cover play_circle_filled

    RÁDIÓ PÁPA FM 95.7

play_arrow skip_previous skip_next volume_down
playlist_play play_circle_filled Radió Pápa