西弗吉尼亚大学发明了一种新型光敏剂为可再生能源开辟新道路

西弗吉尼亚大学的研究人员创造的一种新化合物,为可再生能源的发展指明了道路。

这种化合物是一种光敏剂,这意味着它能在光作用下促进化学反应。它在提高现代技术的效率方面有许多潜在的应用,从发电的太阳能电池板到手机等现代技术的效率。

这些技术目前依靠铱和钌等贵金属来发挥作用。然而,这些材料在世界上供应量非常有限,它的稀缺性必然导致价格昂贵。

“我们注意到,由于钛和锆等更丰富的金属钛和锆的研究工作困难,所以一直以来很少有人在此方面进行研究。贵金属一直以来都是可供选择的元素,因为其有利的化学特性使其更容易使用和研究,这也是该领域一直以来的研究重点。”Milsmann说。”我们希望改变这种情况。”

Milsmann的化合物是由锆制成的,锆的含量更丰富,也更容易获得,这使得它成为一种更可持续的、更经济的选择。这种化合物在各种条件下也很稳定,比如空气、水和温度的变化,使其在各种环境中易于使用。

由于这种化合物可以将光能转化为电能,因此可用于制造更高效的太阳能电池板。

太阳能电池板通常使用硅材料制成,需要最低的光阈值来收集和储存能量。研究人员长期以来一直在探索染料敏化器件的替代方案,在这种器件中,有色分子收集光,并在低光条件下发挥作用。另一个好处是,这也可以生产半透明元件。到目前为止,所需的染料主要依赖贵重材料钌,但Milsmann的新化合物有可能在未来取代它。

“大多数太阳能电池板的问题是,在阴天的时候效果不好。尽管价格便宜,寿命长,但它们需要强烈的光照条件才能有效工作,”Milsmann说。”有一种方法可以解决这个问题,那就是制造染料敏化版,在任何天气条件下,有色化合物都能吸收光能来发电。在未来,我们可以设计出能够产生能量的建筑,基本上可以让你的建筑外墙,包括所有的窗户,变成一个发电厂。”

另一方面,这种化合物还可以用于有机发光二极管,将电能转化为光,本质上颠覆了太阳能电池板的功能。这一特性使该化合物成为生产更高效的手机屏幕的潜在光源。

“许多手机显示屏都含有铱,这是另一种贵金属化合物,它的作用与我们的化合物完全相同。”Milsmann说。”拥有发光二极管的好处是,它的大部分能量都被转化为光。在过去,光源的效率很低,因为只能将接收到能量的一小部分转化为光。”

研究团队的下一步是让这种化合物成为水溶性的化合物,这样它就有可能被用于生物医学应用,比如癌症患者的光动力疗法。

“这种化合物可以产生活性氧,诱导细胞死亡。这听起来确实很危险,但由于这种反应只在光的照射过程中才会发生,所以它的位置和持续时间可以被严格控制,”Milsmann说。”如果你能将光聚焦到特定的点上,就可以产生反应性氧,使其只在光的反应中起作用,从而更安全。与手术和化疗相比,这有可能减少肿瘤的侵袭性。”

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