Nội dung bài viết
Đôi khi, mặt trời vẫn chiếu sáng ở Boston – nhưng không như thế này. Khi giáo sư hóa học Grace Han lần đầu tiên đến thăm miền nam California từ Boston cách đây vài năm, bà đã nhận thấy sự khác biệt.
Làn da của cô ấy sẽ râm ran như thế nào với những dấu hiệu kích ứng đầu tiên chỉ sau vài giờ ở bên ngoài. Năm ngoái, cô chuyển đến làm việc tại Đại học California, Santa Barbara và thường xuyên đội mũ rộng vành, đeo kính râm và bôi nhiều kem chống nắng.
Là một giáo sư hóa học, cô ấy đã thực hiện nghiên cứu của mình. Cô nhớ lại: “Tôi chỉ đọc về quang hóa DNA – để giải trí.
Đó là lúc cô nhận ra rằng các phân tử DNA trong da người bị tổn thương do cháy nắng có thể giúp ích cho cô. Những phân tử đó thay đổi hình dạng khi được chiếu xạ bởi mặt trời, uốn cong thành một phiên bản căng thẳng của dạng thông thường.
Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã tìm kiếm các phân tử có thể xoắn hình dạng, lưu trữ năng lượng trong quá trình đó và sau đó được nhắc trở lại hình dạng ban đầu, giải phóng năng lượng dự trữ theo yêu cầu. Giống như cài đặt và sau đó kích hoạt bẫy chuột.
Nó được gọi là bộ lưu trữ năng lượng nhiệt mặt trời phân tử (Hầu hết) và là một cách cung cấp nhiệt có tiềm năng rất rẻ và không phát thải. Những cái này Hầu hết các hệ thống có thể lưu trữ năng lượng trong nhiều tháng hoặc thậm chí nhiều năm.
Các nhà nghiên cứu trước đây chỉ đạt được thành công hạn chế với công nghệ này, nhưng nhờ có ánh nắng mặt trời ở California, Han biết phải thử gì tiếp theo. Điều quan trọng là phải kích hoạt quá trình thay đổi hình dạng của các phân tử lưu trữ năng lượng một cách trơn tru và có thể lặp lại.
May mắn thay, hàng triệu năm tiến hóa đã hoàn thiện quá trình này khi nó xảy ra trên da của chúng ta, theo một nghĩa nào đó, tất cả chúng ta đều là những phòng thí nghiệm hóa học sống.
Các phân tử DNA trong da của chúng ta đã tiến hóa để chúng có thể sửa chữa hình dạng méo mó do ánh nắng mặt trời với sự trợ giúp của một loại enzyme gọi là photolyase. Và Han nhận ra rằng những phân tử như vậy là ứng cử viên hoàn hảo cho hệ thống lưu trữ năng lượng.
"Chúng rất, rất nhỏ," cô giải thích. "Và có thể lưu trữ một lượng lớn năng lượng trên mỗi khối lượng." Trong một bài báo xuất bản vào tháng 2, cô và các đồng nghiệp đã mô tả hệ thống lưu trữ năng lượng hứa hẹn nhất thuộc loại này cho đến nay, ít nhất là về mặt mật độ năng lượng của nó.
Han cho biết, nó đủ mạnh để khiến một "ấm đun nước rất nhỏ" trong lọ đun sôi nhanh chóng một lượng nước nhỏ. Các sinh viên của cô, những người thực hiện phần nghiên cứu đó, đã vội vàng kể cho cô nghe mọi việc diễn ra như thế nào.
"Khi tôi thực sự xem video và thấy toàn bộ gi... Han nhớ lại, điều đó thực sự đáng chú ý.
Cô nhấn mạnh rằng các phân tích máy tính dự đoán cách thức hoạt động của phân tử, do cộng tác viên của cô là Kendall Houk tại Đại học California, Los Angeles và nhóm của anh thực hiện, đóng vai trò rất quan trọng đối với công trình nghiên cứu.
Nhà thí nghiệm Kasper Moth-Poulsen, người đứng đầu các nhóm nghiên cứu tại Đại học Bách khoa Barcelona ở Tây Ban Nha và các tổ chức khác, không tham gia vào nghiên cứu nhưng rất ấn tượng với kết quả. "Tôi nghĩ hệ thống tốt nhất của chúng tôi là một megajoule [năng lượng trên mỗi kilôgam].
Tôi nghĩ họ có 1,6, con số thực sự đáng kinh ngạc", ông nói, đề cập đến mật độ năng lượng mà Han và các đồng nghiệp của cô đã đạt được.
1,65 megajoules/kg được ghi lại trong bài báo tháng 2 của họ lớn hơn đáng kể so với mật độ năng lượng của pin lithium-ion, hiện là loại pin phổ biến nhất cho điện thoại và ô tô điện. Hệ thống nhất mà Han và các đồng nghiệp của cô nghĩ ra có một số hạn chế.
Có một điều, bước sóng ánh sáng khiến các phân tử ở trung tâm của thiết lập thay đổi hình dạng là 300 nanomet – một dạng "tia cực tím [tia cực tím] rất khắc nghiệt", John Griffin tại Đại học Lancaster nói. "Điều đó xảy ra.
mang mặt trời đến cho chúng ta nhưng chỉ với số lượng rất nhỏ."
Gợi ý thực hành:
1. Theo dõi thông báo từ cơ quan địa phương tại California.
2. Kiểm tra nguồn chính thức trước khi chia sẻ lại thông tin.