FRA FORSKNING

Får «uvenner» i periodesystemet til å samarbeide: Gir nye energiløsninger

Forskere får mer av periodesystemet til å samarbeide. Det åpner dører for nye energiløsninger.

Glassplatene er belagt med ulike kombinasjoner av stoffer som gjør at UV-lys konverteres til synlig lys i ulike farger.
Glassplatene er belagt med ulike kombinasjoner av stoffer som gjør at UV-lys konverteres til synlig lys i ulike farger. Foto: Elina Melteig
Elina Melteig, Titan.uio
8. juli 2023 - 12:00

Solceller tar opp energien i lyset fra sola, men de klarer ikke å ta opp alt. Det ville Per-Anders Stensby Hansen gjøre noe med. Han begynte å eksperimentere med lyskonvertering. Solcellene tar for det meste opp synlig lys. Ved å konvertere ultrafiolett stråling og varmestråling til synlig lys ville det være mulig å ta opp mer av solenergien. 

– Det finnes grunnstoffer i periodesystemet som er suverene på akkurat dette, men de er ekstremt dårlig på å ta opp lys, ifølge Hansen.

Andre stoffer kan være veldig gode på å fange opp lys, men lite egnede til å konvertere det. Problemet er at disse stoffene ikke vil samarbeide av seg selv.

Vi trenger mangfold og samarbeid for å lage fremtidens materialer

– Vi trenger et mangfold av stoffer, og få dem til å samarbeide, hvis vi skal klare å lage de materialene vi trenger, forklarer Hansen.

Han forteller at stoffene i periodesystemet som er virkelig gode på å sende ut lys i ulike farger er Lantanoidene. Det er en rekke med grunnstoffer som finnes helt nederst, ofte i en egen bolk, i periodesystemet. Det er totalt 14 lantanoider.

Per-Anders Stensby Hansen. <i>Foto:  Elina Melteig</i>
Per-Anders Stensby Hansen. Foto:  Elina Melteig

For å klare å lage materialer som kan konvertere lys til akkurat den bølgelengden han ville ha trengte han et stoff som kunne ta opp energien i sollyset.

– Det finnes organiske molekyler som er gode på å ta opp lys fra sola, forklarer han, men de er veldig dårlige på å gjøre den avanserte konverteringen vi trengte.

Ved å bygge lantanoider og ulike aromatiske forbindelser lag på lag, har han klart å finjustere prosessen.

– Vi kan se på det som å bygge opp et nabolag av kjemiske stoffer som samarbeider godt med hverandre, sier Hansen.

Han mener at det er mulig å få stoffene til å konvertere UV-lys til alle farger i det synlige spekteret.

– Vi har funnet organiske forbindelser som kan ta opp UV-lys og konvertere det til blått og lilla lys på egenhånd, forklarer han.  For å lage rødt og grønt lys må vi i tillegg ha grunnstoffene Europium og Terbium.

 

Professor David Mota forsker på teoretisk kosmologi.
Les også

Romoppdraget Lisa kan endre det vi vet om stjerner og sorte hull

 

Oransje var det største utfordringen

Den største utfordringen var å lage noe som sender ut oransje lys. Det skyldes at de måtte bruke grunnstoffet Samarium.

– Samarium klarer ikke å samarbeide direkte med organiske forbindelser, forteller Hansen. Vi måtte ha en «diplomat» imellom dem. Stoffet som viste seg å ha de nødvendige diplomatiske egenskapene var Terbium, forteller Hansen.

Artikkelen fortsetter etter annonsen
annonse
Schneider Electric
Forenkler bærekraftsrapportering i datasentre
Forenkler bærekraftsrapportering i datasentre

Hansen forteller at det er mulig å finjustere fargen de får, ved å velge forskjellige grunnstoffer og lage ulike krystallstrukturer.

Vis mer

Konvertering har mange bruksområder

 

Hansen forteller at oppkonvertering av lys, altså å få infrarødt lys til å bli synlig lys, har mange bruksområder. Han nevner biomarkering og ulike typer laserteknologi. Nedkonvertering er å få ultrafiolett stråling til å bli synlig lys. Begge disse kan konvertere lasere og LED-lys til andre farger, men ingen av disse klarer å konvertere sollys i dag fordi det er vanskeligere. Hansens prosjekt viser imidlertid at det er mulig.

– Det at vi får til å sende ut oransje lys viser at prinsippet fungerer, forklarer han. Vi får stoffer til å samarbeide på nano- og subnanonivå.

I løpet av høsten 2023 begynner arbeidet med å få dette til å fungere i andre sammenhenger.

– Når vi snakker om fremtidens energiløsninger må vi ta i bruk alle mulighetene, ikke legge alle eggene i én kurv, mener Hansen.

Oppkonverteringsløsningen han skal jobbe med vil kunne være relevant for å bruke sollys til å lage grønt hydrogen. I alle fall er det én mulighet som Hansen har skissert.

– Vi skal jobbe med å gjøre synlig lys til UV-lys. På den måten blir lyset mer tilgjengelig i ulike energi-konsepter.

Artikkelen ble først publisert på Titan.uio.no.
Del
Kommentarer:
Du kan kommentere under fullt navn eller med kallenavn. Bruk BankID for automatisk oppretting av brukerkonto.