ساخت سلول‌های الکتروشیمیایی بهینه با الهام گیری از چشم بیدها

بیدها می‌بایست از کمترین نوری که به چشم هایشان می‌رسد استفاده کنند تا در تاریکی دیده نشوند. این دوری از شکارچیان مستلزم این است که بیشترین نور ممکن دریافت شود و کمترین نور ممکن نیز بازتاب داده شود که خود این موضوع باعث الهام گیری پژوهشگران آزمایشگاه علوم مواد و فناوری آزمایشگاه‌های فدرال سوییس شده تا سلول‌های الکتروشیمیایی جدیدی را با استفاده از مواد ارزان بسازند. 

فتوسنتز یا نورساخت فرایندی است که در طی آن انرژی نور به انرژی شیمیایی تبدیل می‌شود؛ در این فرایند برای مثال با شکافته شدن مولکول آب به هیدروژن و اکسیژن از آن برای تولید مولکول جدیدی استفاده می‌شود. طی سال‌های اخیر تلاش‌های زیادی برای توسعه‌ی سامانه‌های مصنوعی فتوسنتز به روش‌های مختلف به گونه‌ای که هم ارزان و هم به صرفه باشد انجام گرفته است تا دستیابی به انرژی پاک و تجدید پذیر ممکن شود اما تاکنون کسی به چنین مهمی نائل نیامده است.

گویا راه حل کار در چیزی نهفته است که همواره به زشتی معروف بوده، زنگار یا همان زنگ آهن و به عبارت علمی اکسید آهن ماده‌ای است که امید می‌رود در آینده‌ای نزدیک بتواند نقشی موثر در ساخت سلول‌های الکتروشیمیایی ایفا کند. زنگار قادر است فرکانس‌های با انرژی بالای نور را جذب کند اما به دلیل خاصیت الکتریکی ضعیفش تنها می‌توان از لایه‌ی بسیار نازکی از آن در طراحی استفاده کرد که خود باعث کم بودن میزان نور جذبی خواهد شد. برای حل این مساله می‌توان از لایه‌ای از اکسید تنگستن استفاده کرد تا ساختاری مشابه آینه‌ی تشکیل شود و نور با به دام افتادن تا جذب کامل مدام بازتاب پیدا کند.

اینجاست که چشم بید وارد کار می‌شود و ریزساختار آن راهگشایی می‌شود برای دانشمندان تا بتوانند سلول‌های الکتروشیمیایی بسیار بهتری را بسازند. پژوهشگران در این طرح از سوسپانسیونی از ذرات پلاستیک حاوی نمک تنگستن و اسپری کردن آن بر روی سطحی شیشه‌ای استفاده کردند که با قرار دادن آن در کوره و سوزاندن لایه‌ی پلاستیکی تنها تنگستن را بر روی سطح باقی می‌گذارد. در مرحله‌ی بعدی همین فرایند برای اکسید آهن تکرار می‌شود و در نهایت لایه‌ای باقی می‌ماند که می‌تواند همچون چشم بید نور را جذب کند.

یکی از اهداف اصلی این آزمایش این بود که بتوان میزان تنگستن مورد نیاز برای همراهی کردن با اکسید آهن را به درستی تعیین کرد. نسبت بهینه‌ی این دو ماده بیشترین بازدهی را در سلول الکتروشیمیایی نهایی به دست خواهد داد که می‌توان از آن برای ساخت سلول‌های خورشیدی چشم بید با بازدهی عالی بهره برد.