Hiệu ứng mới sẽ có thể giải thích nhiều hiện tượng tự nhiên chưa biết, cũng như tăng hiệu quả của quá trình khử muối từ nước muối .
Quá trình bốc hơi diễn ra một cách tự nhiên xung quanh chúng ta, từ mồ hôi bốc hơi trên da, cốc nước bạn để trên bàn hay nước biển bốc hơi ở rất xa. Nhưng hóa ra sự hiểu biết của khoa học về sự bay hơi đang thiếu một mảnh ghép lớn.
Trong vài năm trở lại đây, một số nhà khoa học đã rất ngạc nhiên trước một phát hiện mới: lượng nước tích tụ trên hydrogel (trong cấu trúc vật liệu thấm) bay hơi với tốc độ rất nhanh mà không cần nhiệt. Các nhà khoa học không chắc chắn nước bốc hơi như thế nào.
Sau nhiều thí nghiệm trong môi trường mô phỏng cũng như ngoài đời thực và phân tích lại kết quả của nhiều thí nghiệm khác, một nhóm các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã đi đến một khẳng định đầy bất ngờ. Trong những điều kiện nhất định, khi nước tiếp xúc với không khí, ánh sáng có thể trực tiếp gây ra sự bay hơi mà không cần nhiệt, thậm chí ánh sáng còn có thể làm bay hơi nước hiệu quả hơn nhiệt. Có thể nói, photon (hạt ánh sáng) đánh bật các phân tử nước, gây ra sự bay hơi.
Photon (hạt ánh sáng) đánh bật phân tử nước, gây ra sự bay hơi.
Hiện tượng này được mô tả chi tiết trong một báo cáo khoa học đăng trên tạp chí PNAS, do nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Yaodong Tu, giáo sư Gang Chen và bốn chuyên gia khác biên tập.
Nhóm nghiên cứu cho rằng hiện tượng nước bốc hơi do ánh sáng có thể là một trong những yếu tố giúp hình thành sương mù hoặc mây. Vì vậy, chúng là những yếu tố cần được đưa vào mô hình khí hậu mô phỏng để đảm bảo tính chính xác của kết quả cuối cùng. Bên cạnh đó, hiện tượng này còn có thể đóng vai trò quan trọng trong nhiều dây chuyền công nghiệp, như khử muối trong nước bằng năng lượng mặt trời.
Các nhà khoa học rất ngạc nhiên trước phát hiện mới vì nước hấp thụ ánh sáng không hiệu quả. Đó là lý do tại sao bạn có thể nhìn thấy đáy hồ nước sạch. Đặc tính này của nước cũng làm phức tạp quá trình khử mặn nước mặn, vì các chuyên gia phải thêm vật chất tối, chất có thể hấp thụ ánh sáng, vào nước để chuyển đổi ánh sáng thành nhiệt.
Nhóm nghiên cứu, lấy cảm hứng từ kết quả của một nhóm khác, dựa trên các quy tắc vật lý cơ bản như định luật bảo toàn năng lượng, đã đạt được tốc độ bay hơi cao gấp đôi giới hạn nhiệt lượng – tức là khả năng bay hơi tối ưu của nước với một lượng nhất định nhiệt.
Ánh sáng có thể làm bay hơi nước mà không cần nhiệt.
Ban đầu, các nhà nghiên cứu Yaodong Tu và Gang Chen nghi ngờ khả năng bay hơi vượt trội của nước khi có ánh sáng cho đến khi họ bắt đầu thử nghiệm. Hai nhà khoa học suy đoán rằng nước bốc hơi do tác động của ánh sáng, nghĩa là các photon đánh bật các phân tử nước ra ngoài, gây ra sự bốc hơi ngay trên bề mặt nơi nước và không khí tiếp xúc. Hiện tượng này hoàn toàn có thể xảy ra với những giọt nước trong mây hoặc sương mù.
Trong phòng thí nghiệm, Yaodong Tu, Gang Chen và các đồng nghiệp đã quan sát chặt chẽ bề mặt của hydrogel và đo cách nó phản ứng với ánh sáng ở những bước sóng nhất định. Nhóm nghiên cứu đã kiểm soát cẩn thận lượng nhiệt sinh ra từ ánh sáng, sự bay hơi của nước cũng như nhiệt độ bề mặt, để khẳng định khả năng ánh sáng làm bay hơi nước mà không cần nhiệt.
Thử nghiệm cho thấy hiệu ứng quang bay hơi mạnh nhất với bước sóng của ánh sáng xanh.
Khi thực hiện thử nghiệm tương tự nhưng thay ánh sáng bằng điện để tạo nhiệt, nước không thể bay hơi nhiều như thử nghiệm trước. Hiện tượng chỉ xảy ra với ánh sáng nên các nhà khoa học có thể khẳng định: chính ánh sáng khiến nước bay hơi.
Nước bốc hơi do tác động của ánh sáng xanh.
Mặc dù bản thân nước và vật liệu hydrogel đều không hấp thụ nhiều ánh sáng nhưng khi kết hợp với nhau, khả năng hấp thụ ánh sáng của chúng tăng lên, cho phép tổ hợp vật liệu sử dụng hiệu quả năng lượng từ các photon. hoa quả. Nước có thể bay hơi chỉ cần tác động của ánh sáng, không cần thêm vật chất tối
Nhóm nghiên cứu đặt tên hiệu ứng này là “hiệu ứng quang phân tử” , và đang tìm cách áp dụng nó vào thực tế. Hiện tại, họ đã nhận được tài trợ từ Phòng thí nghiệm Nước và Thực phẩm Abdul Latif Jameel để nghiên cứu hiệu ứng quang phân tử trong hệ thống khử mặn nước bằng năng lượng mặt trời và tài trợ từ Chương trình Nghiên cứu. Nghiên cứu của Giáo sư Ama G. Bose nhằm mục đích nghiên cứu cách áp dụng hiệu ứng này vào mô hình biến đổi khí hậu.
Theo giáo sư Gang Chen, hiệu ứng quang phân tử có thể giúp tăng sản lượng nước từ quá trình khử muối bằng năng lượng mặt trời. Hiện tại, hiệu suất chỉ đạt 1,5 kg muối trên một mét vuông mặt nước. Với hiệu ứng mới được phát hiện, hiệu suất có thể cao gấp 3 hoặc 4 lần so với hiện tại.
Nhà nghiên cứu Yaodong Tu tin rằng hiệu ứng quang phân tử có thể giúp tăng cường khả năng làm mát bay hơi, mang lại hệ thống tản nhiệt hiệu quả chỉ sử dụng ánh sáng.
- Những thành phần chính của cuộc sống xuất hiện ở những nơi không ngờ tới
- Loại gỗ lạ có thể đổi màu: Thuộc top đầu thế giới về độ cứng, độ bền cũng được trồng ở Việt Nam
- NASA chụp được dấu hiệu sinh học trên hành tinh 1,5 tỷ năm tuổi
