یه خبر داغ از دنیای انرژی خورشیدی! دانشمندای دانشگاه چالمرز سوئد اومدن سراغ یه سری مواد جدید به اسم «هالید پرووسکایتها» که خیلیها میگن میتونن آینده باتریها و سلولهای خورشیدی رو زیر و رو کنن.
رک و پوسکنده بخوام بگم، دنیا الان شدیداً دنبال انرژی پایدارتر و بهتره، چون مصرف برق حسابی داره میره بالا. (طبق گفته آژانس بینالمللی انرژی، سهم برق تو مصرف کل انرژی جهان قراره تا ۲۵ سال دیگه از ۲۰٪ برسه به بیشتر از ۵۰٪! یعنی همه چی داره الکتریکی میشه.) حالا تو این شرایط، پرووسکایتها خیلی معروف شدن، اما یه جورایی رازآلود و کمی لوس هم بودن؛ یعنی هنوز خوب نمیدونستیم تو دلشون چی میگذره یا چرا زود کیفیتشون رو از دست میدن.
یه ترکیب خاص توی این خانواده هست به اسم فرمآمیدینیوم ید سرب («formamidinium lead iodide»، یه نوع کریستاله که خواص نوری و الکترونیکی خارقالعادهای داره). مشکل این بوده که این ماده خیلی ناپایداره، یعنی نمیتونن واسه مدت طولانی عملکرد خوب داشته باشه.
حالا این گروه اومدن با کامپیوتر و هوش مصنوعی – که عملاً مدلسازی کامپیوتری پیشرفتهس، و با کمکش میتونن همه حالتهای مختلف یه ماده رو پیشبینی کنن – تونستن یه فاز (یا به اصطلاح یه «حالت») جدیدی رو توی این مواد پیدا کنن که قبلاً کسی خبر نداشت! اسم اینو گذاشتن «فاز دما پایین»؛ یعنی حالت خاصی که این ماده وقتی حسابی سرد میشه، توش قرار میگیره و ساختارش عوض میشه.
تا قبل از این کسی دقیقاً نمیدونست این حالت چیه و چطوری باعث پایداری یا ناپایداری ماده میشه. با این کشف تازه، دیگه میشه این پازل رو کنار هم گذاشت و فهمید چه اتفاقی تو سیستم میفته، مخصوصاً وقتی مواد مختلفِ این خانواده رو با هم قاطی میکنن تا کیفیت رو بالا ببرن.
حتی تیم پژوهش با دانشگاه بیرمنگام هم همکاری کردن و عملاً ماده رو تا منفی ۲۰۰ درجه سلسیوس (!) سرد کردن تا ببینن تو دنیای واقعی هم همونیه که تو شبیهسازی دیدن یا نه. خوشبختانه همه چی با هم جور دراومد و فهمیدن که تو دماهای پایین، مولکولها گیر میافتن تو یه حالت تقریباً پایدار (یا همون semi-stable) که میتونه کلی به درد بخوره.
مدلسازی این مواد اصلاً آسون نیست. باید از سوپرکامپیوترها استفاده میکردن و شبیهسازیهایی نوشتن که میتونستن میلیونها اتم رو همزمان بررسی کنن (برخلاف قبلاً که فقط چند صدتا رو میشد محاسبه کرد).
طبق حرفای سیگنیتا دوتا، که از پژوهشگرهاست، ترکیب مدلهای سنتی با تکنیکهای یادگیری ماشین (Machine Learning یعنی تکنولوژی که کامپیوترها باهاش کمکم خودشون یاد میگیرن بهتر پیشبینی کنن) باعث شد بتونن شبیهسازیهایی کنن که هزار برابر قبلیا طولانیتره و واقعیتر.
جمعبندی قضیه اینه: اگه این فاز نیمهپایدار رو بهتر بشناسیم، میتونیم مواد ترکیبی خیلی باحالتری بسازیم که هم پایداری بالاتری دارن، هم عملکردشون تو پنلهای خورشیدی گل سرسبد میشه. اگه آینده میخوایم مملو از انرژی سبز باشه، همین کشفها کارسازه، چون اجازه میدن بهترین استفاده رو از پرووسکایتها بکنیم.
اگه خواستی مقالهی کامل رو بخونی، تو ژورنال شیمی آمریکا چاپ شده (Journal of the American Chemical Society)، ولی قول میدم با همین توضیحات هم حس میکنی دانشمند شدی!
منبع: +
