لأول مرة ينجح الباحثون في إنشاء جزيء الحديد، ولكن،يمكنه أن يعمل كمحفز ضوئي لإنتاج الوقود وفي الخلايا الشمسية، وبعبارة أخرى، توفير طاقة شمسية رخيصة لإنتاج الكهرباء. تشير النتائج إلى أنّ جزيء الحديد يمكن أن يحل محل المعادن الأغلى والنادرة، التي تستعمل في يومنا هذا.
جزيء حديد لتوفير طاقة شمسية رخيصة
تعتمد بعض المحفزات الضوئية والخلايا الشمسية، على تقنية تتضمن جزيئات تحتوي على معادن تعرف باسم المعقدات المعدنية، وتتمثل مهمة هذه المعقدات المعدنية في امتصاص الأشعة الشمسية واستخدام طاقتها.
ومع ذلك، فإنّ:
- المعادن الموجودة في هذه الجزيئات تشكل مشكلة رئيسية، وذلك، لأنها معادن نادرة ومكلفة، مثل: المعادن النبيلة كالروثينيوم، والأوزميوم، والايريديوم.
يقول أستاذ الكيمياء كينيث فارمنغ Kenneth Wärnmark من جامعة لوند في السويد:
- “تظهر نتائجنا الآن أنه باستخدام تصميم الجزيء المتقدم، ولكن، من الممكن استبدال المعادن النادرة بالحديد، وهو متوفر في القشرة الأرضية وبالتالي رخيص.”
عمل كينيث فارمنغ مع زملائه لفترة طويلة على:
- إيجاد بدائل للمعادن الباهظة الثمن.
حيث ركز الباحثون على الحديد المنتشر بنسبة 6 في المائة في القشرة الأرضية، وبالتالي:
ذو مصدر أسهل بكثير، وقد أنتج الباحثون جزيئاتهم الخاصة المرتكزة على الحديد، والتي تم إثبات إمكانية استخدامها في تطبيقات الطاقة الشمسية في دراسات سابقة.
في هذه الدراسة الجديدة، انتقل الباحثون خطوة أخرى إلى الأمام وقاموا بتطوير جزيء جديدة.
- معتمد على الحديد يملك القدرة على التقاط، واستخدام طاقة الضوء الشمسي، لفترة طويلة كافيةً ليتفاعل مع جزيء آخر.
- جزيء الحديد الجديد لديه القدرة أيضاً على التوهج لفترة كافية.
- مكّنت الباحثين من رؤية الضوء الناتج عن الحديد بالعين المجردة عند درجة حرارة الغرفة لأول مرة.
- يوضح بيتر بيرسون Petter Persson من جامعة لوند “تعتمد النتيجة الجيدة على حقيقة أننا قمنا بتحسين البنية الجزيئية حول ذرة الحديد.”
نُشرت الدراسة في مجلة Science، ووفقاً للباحثين يمكن استخدام جزيء الحديد المذكور، في أنواع جديدة من المحفزات الضوئية لإنتاج الوقود الشمسي، إما كهروجين من خلال فصل الماء أو كميثانول من ثاني أكسيد الكربون.
ولكن،يمكنك أيضًا الأطلاع على: كيمياء الواقي الشمسي (أنواع الأشعة الشمسية)
ومن ناحيةٍ أخرى، فإنّ:
- النتائج الجديدة، تفتح مجالات أخرى محتملة لاستخدامات جزيئات الحديد التطبيقية، على سبيل المثال:
كمواد في مصابيح الصمامات الثنائية (LED).
ولكن، ما أدهش الباحثين في لوند هو أنهم توصلوا إلى نتائج جيدة بسرعة، وذلك، خلال ما يتجاوز الخمس سنوات بقليل، نجحوا في جعل الحديد مثيرًا للاهتمام للتطبيقات الكيميائية الضوئية، مع خصائص جيدة إلى حد كبير بشكل مشابه لخصائص أفضل المعادن النبيلة.
يقول كينيث فارمنغ: “لقد اعتقدنا أنّ الأمر سيستغرق عشر سنوات على الأقل”، وبالإضافة إلى ذلك الباحثين من جامعة لوند، شارك زملاؤنا من جامعة أوبسالا، وجامعة كوبنهاغن أيضًا في التعاون.
المصادر:
Brilliant iron molecule could provide cheaper solar energy. Lund University. Retrieved December 25, 2018, from https://www.lunduniversity.lu.se/article/brilliant-iron-molecule-could-provide-cheaper-solar-energy
Kjær, KS., & et al. Luminescence and reactivity of a charge-transfer excited iron complex with nanosecond lifetime. Science, 2018; eaau7160.
