محققان سوئیسی با تقلید از چشم پروانه، ساختاری تولید کردند که می‌تواند با کارایی بالا نور خورشید را جذب کند. در این ساختار، یک لایه نانومقیاس اکسید آهن روی میکروساختارهای اکسید تنگستن قرار داده شده است.
ساخت نانوفتوالکترود جاذب نور با تقلید از چشم پروانه
پژوهشگران در سراسر جهان به دنبال ساخت پیل‌های خورشیدی هستند که بتواند همانند گیاهان با فتوسنتز انرژی تولید کند؛ در واقع با جذب نور خورشید بتواند مولکول‌های آب را بشکند و در نهایت سوخت هیدروژن تولید کند. محققان مرکز EMPA در سوئیس پیل فتوالکتروشیمیایی از جنس آهن و اکسید تنگستن ساختند که در ساخت آن از چشم نوعی پروانه الهام گرفته شده است.
این گروه نشان دادند که براده‌های آهن- اکسید آهن- می‌تواند منجر به فناوری جدیدی در پیل‌های خورشیدی شود. این ماده می‌تواند برای ساخت فتوالکترودهایی استفاده شود که با جذب نور خورشید مولکول‌های آب را شکافته و هیدروژن تولید کند. بنابراین با این کار می‌توان نور خورشید را به سوخت ارزشمندی (هیدروژن) تبدیل کرد که می‌توان برای تولید الکتریسیته از آن استفاده کرد. اکسید آهن خود دارای محدودیت‌هایی است. این ماده بسیار ارزان بوده و قادر به جذب نور خورشید در طیف وسیعی از طول موج‌ها است، با این حال هدایت الکتریکی اکسید آهن بسیار کم است. بنابراین کارایی پیل خورشیدی ساخته شده از این ماده بسیار کم خواهد بود.
پژوهشگران سوئیسی موفق به حل این مشکل شدند، آن‌ها برای این کار فتوالکترودی ساختند که قادر به جمع‌آوری نور خورشید است؛ بدون این که اجازه هدر رفتن آن را دهد. روی این الکترود ذرات اکسید تنگستن زرد رنگ قرار داده شده است. سپس روی این میکروساختار، لایه‌ای نانومقیاس از اکسید آهن قرار داده می‌شود. زمانی که نور خورشید به این الکترود تابیده می‌شود، میان دو لایه اکسید آهن و میکروساختارهای تنگستن منعکس شده و به دام می‌افتد. با این کار تمام نور وارد شده، جذب می‌شود. این نور وارده به الکترود جذب شده و برای شکستن مولکول مورد استفاده قرار می‌گیرد.
این مکانیسم دقیقاً مشابه ساختار موجود در چشم نوعی پروانه است که به آن کمک می‌کند تا با کارایی بالا محیط تاریک اطراف خود را ببیند.
محققان برای ساخت این فتوالکترود، یک ورق شیشه‌ای را درون محلول حاوی ذرات پلاستیک و اکسید تنگستن غوطه‌ور کردند. سپس با گرم کردن، پلاستیک از سطح شیشه کنده شده و اکسید تنگستن باقی می‌ماند. در نهایت محلول اکسید آهن روی این سطح اسپری شده و دوباره درون آون گرم می‌شود.
