Una forma de producir agua limpia es calentar el agua sucia hasta que se convierta en vapor. A medida que sube el vapor, deja atrás los contaminantes más pesados ​​y se puede recolectar y enfriar, proporcionando agua limpia. Hay muchas formas de calentar el agua, uno de los cuales es utilizar materiales absorbentes de luz en la interfaz aire / agua para recolectar la luz solar y convertir la luz en calor. Este método es muy eficiente desde el punto de vista energético porque toda la energía solar absorbida se utiliza para calentar agua cerca de la superficie. en lugar de calentar todo el cuerpo de agua.

Ahora, en un nuevo estudio publicado en Nano letras , un equipo de investigadores dirigido por Mozhen Wang en la Universidad de Ciencia y Tecnología de China y Yadong Yin en la Universidad de California Riverside ha demostrado un método que mejora significativamente la eficiencia de la generación de vapor solar utilizando nanoestructuras metálicas plasmónicas absorbentes de luz.

Las nanoestructuras metálicas plasmónicas son un nuevo material popular para muchas aplicaciones fotónicas, incluidas las células solares y las imágenes ópticas, ya que interactúan con la luz de formas únicas y pueden diseñarse para exhibir propiedades deseables. Para la generación de vapor solar, por ejemplo, se pueden modificar para que tengan una alta absorción de luz y bajas propiedades de dispersión.

Una limitación, sin embargo, es que las nanoestructuras plasmónicas tienen una banda resonante estrecha y, por lo tanto, pueden absorber solo una pequeña parte del espectro solar. En el nuevo estudio, El principal resultado de los investigadores fue expandir en gran medida la estrecha banda resonante de las nanopartículas de plata plasmónica.

"Hemos demostrado que las nanoestructuras metálicas se pueden diseñar mediante síntesis química para que sean muy eficaces en la conversión de luz de amplio espectro en calor, permitiendo una generación de vapor solar eficiente, "Yin dijo Phys.org .

La mejora se basa en un concepto llamado acoplamiento plasmónico. Cuando dos nanopartículas plasmónicas se acercan, sus modos de resonancia se hibridan, que amplía su banda de resonancia combinada y les permite absorber luz de un rango más amplio de frecuencias.

Aunque este método se ha probado antes, sólo ha resultado en pequeñas mejoras en el ensanchamiento espectral. En el nuevo estudio, los investigadores mejoraron en gran medida el rendimiento utilizando un método de crecimiento de semillas confinado para garantizar que más nanopartículas estén lo suficientemente cerca como para experimentar los efectos. En el método de crecimiento sembrado, Las semillas se fijan en la superficie interna de las nanocapas de polímero en una distribución aleatoria de modo que, a medida que las semillas crecen en nanopartículas plasmónicas, se acercan más. Este método asegura una alta densidad de nanopartículas que se benefician del confinamiento del espacio y exhiben una absorción de luz de banda ancha.

Los investigadores calcularon que el nuevo método podría lograr eficiencias de generación de vapor solar de hasta el 95%. que es una de las eficiencias más altas hasta la fecha. En pruebas con luz solar natural, las nanopartículas alcanzaron una eficiencia del 68%. Los investigadores planean mejorar aún más las nanoestructuras en el futuro.

"Nuestro próximo paso inmediato es desarrollar nanoestructuras negras utilizando metales no anteriores como el cobre y el aluminio, Yin dijo. "El objetivo es reducir los costos de producción y hacer que la generación de vapor solar eficiente sea más viable económicamente para el uso a gran escala".

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