Uma maneira de produzir água limpa é aquecer a água suja até que se transforme em vapor. Conforme o vapor sobe, ele deixa para trás os contaminantes mais pesados ​​e pode ser coletado e resfriado, fornecimento de água limpa. Existem muitas maneiras de aquecer água, uma delas é usar materiais que absorvem a luz na interface ar / água para coletar a luz do sol e convertê-la em calor. Este método é muito eficiente em termos de energia porque toda a energia solar absorvida é usada para aquecer água perto da superfície, em vez de aquecer todo o corpo d'água.

Agora em um novo estudo publicado em Nano Letras , uma equipe de pesquisadores liderada por Mozhen Wang na Universidade de Ciência e Tecnologia da China e Yadong Yin na Universidade da Califórnia em Riverside demonstrou um método que melhora significativamente a eficiência da geração de vapor solar usando nanoestruturas de metal plasmônico que absorvem luz.

As nanoestruturas de metal plasmônico são um novo material popular para muitas aplicações fotônicas, incluindo células solares e imagens ópticas, uma vez que eles interagem com a luz de maneiras únicas e podem ser projetados para exibir propriedades desejáveis. Para geração de vapor solar, por exemplo, eles podem ser modificados para ter alta absorção de luz e propriedades de baixa dispersão.

Uma limitação, Contudo, é que as nanoestruturas plasmônicas têm uma banda ressonante estreita e, portanto, podem absorver apenas uma pequena parte do espectro solar. No novo estudo, o principal resultado dos pesquisadores foi expandir muito a estreita banda ressonante das nanopartículas de prata plasmônica.

"Demonstramos que as nanoestruturas de metal podem ser projetadas por síntese química para se tornarem muito eficazes na conversão de luz de amplo espectro em calor, permitindo a geração eficiente de vapor solar, "Yin disse Phys.org .

A melhoria é baseada em um conceito denominado acoplamento plasmônico. Quando duas nanopartículas plasmônicas se aproximam, seus modos de ressonância hibridizam, o que amplia sua banda de ressonância combinada e permite que eles absorvam a luz de uma faixa mais ampla de frequências.

Embora este método tenha sido tentado antes, resultou apenas em pequenas melhorias no alargamento espectral. No novo estudo, os pesquisadores melhoraram muito o desempenho usando um método de crescimento semeado confinado para garantir que mais nanopartículas fiquem próximas o suficiente para sentir os efeitos. No método de crescimento semeado, sementes são fixadas na superfície interna das nanoconchas de polímero em uma distribuição aleatória para que, à medida que as sementes crescem em nanopartículas plasmônicas, eles ficam mais próximos. Este método garante uma alta densidade de nanopartículas que se beneficiam do confinamento do espaço e exibem absorção de luz de banda larga.

Os pesquisadores calcularam que o novo método poderia atingir eficiências de geração de vapor solar de até 95%, que é uma das maiores eficiências até hoje. Em testes com luz solar natural, as nanopartículas atingiram uma eficiência de 68%. Os pesquisadores planejam melhorar ainda mais as nanoestruturas no futuro.

"Nosso próximo passo imediato é desenvolver nanoestruturas pretas usando metais não anteriores, como cobre e alumínio, "O objetivo é reduzir os custos de produção e tornar a geração de vapor solar eficiente mais economicamente viável para uso em larga escala", disse Yin.

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