دو گروه مستقل از فیزیکدانان، با نشان دادن اینکه چطور میتوان الکترونهای منفرد را روی مسافتهای نسبتا بلند بین نقاط کوانتومی انتقال داد، قدم مهمی در راستای خلق رایانههای کوانتومی عملی برداشتند. در هر دوی این طرحها از امواج صوتی ایجاد شده روی سطح یک ماده برای حرکت دادن الکترونها بین نقاط کوانتومی استفاده شده است. این گروهها مطمئن هستند که بزودی قادر به نشان دادن این امر خواهند شد که این الکترونها بدون اینکه اطلاعات کوانتومیشان بهم بخورد میتوانند به مقصد برسند و این سیستم را به یک "اتوبوس دادههای کوانتومی" برای رایانه کوانتومی تبدیل نمایند. مزیت استفاده از نقاط کوانتومی بعنوان کیوبیتها این است که آنها میتوانند صفر، یک، یا دو الکترون را نگهداری کنند، و بدین طریق "حالت منطقی" داده کیوبیت را تعریف کنند. درحالیکه فیزیکدانان میتوانند بطور قابل اعتمادی یک الکترون منفرد را در مسافتهای کوتاه بین نقاط کوانتومی همجوار منتقل کنند، ولی حرکت دادن آن در طول مدارهای مجتمعی که شامل صدها یا هزاران کیوبت هستند، یک چالش اساسی میباشد. مشکل اینجاست که یک الکترون در فلز یا نیمهرسانا از درون "دریای " وسیعی از سایر الکترونها عبور میکند که میتوانند باعث تخریب درهم تنیدگی شوند. |
تصور یک هنرمند از اینکه چگونه یک الکترون منفرد بین نقاط کوانتومی مجزا منتقل میشود. کانال طویلی با دو الکترود در هر دو انتها و نقاط کوانتومی نشان داده شده است که در داخل آن الکترون (توپ زردرنگ) مسافرت خود را شروع کرده و به پایان میرساند. |
با اینحال اکنون تریستان موینر و همکارانش از دانشگاههای توکیو و بوخوم آلمان، و بطور مستقل، راب مک نیل و همکارانش از دانشگاه کمبریج انگلیس، روشی برای حل این مشکل ابداع کردهاند. هر دوی این گروهها افزارههای نیمهرسانای مشابهی ساختهاند که دارای نقاط کوانتومی جدا از هم با فاصله چند میکرونی میباشند. در هردو حالت، نقاط با کانال نیمهرسانای باریکی بین دو الکترود بهم متصل هستند. برای تخلیه کانال از تمام الکترونهای رسانشیاش، هردو گروه یک ولتاژ منفی به الکترودها اعمال کردند. ضربه مورد نیاز با استفاده از یک محرک پیزوالکتریکی که یک پالس موج صوتی سطحی (SAW) در طول کانال تزریق میکند، تأمین میشود. SAW یک موج صوتی است که روی سطح ماده حرکت میکند و باعث میشود که یونهای مثبت موجود در کانال به عقب و جلو نوسان داشته باشند. نتیجه اینکار تولید یک میدان الکتریکی متغیر است که الکترونها را به سمت جلو میراند. این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجلهی Nature منتشر کردهاند. |
![]() |
![]() |
سرعت نور در محیطهای مختلف متفاوت است که بیشترین آن در خلاء و یا بطور تقریبی در هوا است، در داخل ماده به پارامترهای متفاوتی بر حسب حالت و خواص الکترومغناطیسی ماده وابسته است. بوسیله کاواک جسم سیاه میتوان تمام ناحیه طول موجی نور را تولید نمود. در طبیعت در طول موجهای مختلف مشاهده شده اما مشهورترین آن نور سفید است که یک نور مرکبی از سایر طول موجها میباشد. تک طول موجها آنرا بوسیله لامپهای تخلیه الکتریکی که معرف طیفهای اتمی موادی هستند که داخلشان تعبیه شده میتوان تولید کرد.
محققان توانستهاند برای اولین بار یک تصویر رادیویی نجومی از جوانترین ابرنواختر جهان را چندی پس از انفجار آن ثبت کنند.
به گزارش سرویس علمی خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا)، 14 روز پس از انفجار یک ستاره در کهکشان گرداب (M51) در ماه ژوئن، تلسکوپهای هماهنگ در سراسر اروپا به ثبت یک تصویر دقیق از این انفجار کیهانی پرداختند.
این پژوهش که با همکاری دانشگاه والنسیا و موسسه فیزیک نجومی آندولس انجام شده در مجله Astronomy & Astrophysics منتشرشده است.
تلسکوپهای شرکتکننده در این پژوهش شامل تلسکوپهای ناسا در مادرید و موسسه نشنال جئوگرافیک در گوادالاخارای اسپانیا بودند.
کهکشان گرداب که در فاصله حدود 23 میلیون سال نوری در صورتفلکی ترازو قرار گرفته، صحنه یکی از خشونتبارترین پدیدههای جهان یعنی مرگ یک ستاره به شکل انفجار ابرنواختر بوده که از ظاهری زیبا برخوردار است.
چندین تلسکوپ در اسپانیا، سوئد، آلمان و فنلاند به همراه دادههای پردازش شده توسط یک ابررایانه در هلند با شیوهای موسوم به تداخل سنجی رادیویی موفق به ایجاد یک تصویر با جزئیات صدها بار بیشتر از تلسکوپ فضایی هابل شدهاند.
ابرنواخترها یکی از دیدنیترین پدیدههای جهان هستند. هنگامی که تمام سوخت هستهای یک ستاره با جرم بیشتر از حد چاندراسکار (نام حدی در نجوم) به پایان برسد، نیروی گرانش برتری یافته و ستاره شروع به انقباض میکند. دراین حالت به دلیل نبود فشار کافی داخلی، ستاره شروع به فروریزش میکند. فشار روی هسته ستاره سبب فشردگی آن میشود که در نتیجه، الکترونها و پروتونهای مجزا ترکیب شده و نوترونها را به وجود میآورند. سرانجام بخش بیرونی ستاره منفجر شده و تبدیل به سحابی ابرنواختری میشود.
در رابطه با پیدایش ماه فرضیات مختلفی ارائه شده است. برخی معتقدند نیروهای جزر و مدی ناشی از جاذبه خورشید باعث شده اند که قسمتی از گوشته زمین جدا شود و ماه تشکیل شود. عده ای دیگر گمان می کنند زمین و ماه در مجاورت یکدیگر و از ماده واحدی تشکیل شده اند. دانشمندان دیگری عنوان می کنند ماه به طور جداگانه ای و در محلی دیگر تشکیل یافته و سپس به وسیله زمین جذب و در مدار امروزی قرار گرفته است. فرضیه دیگر این است که ماه به وسیله حلقه ای از مواد سیاره ای که به دور زمین در گردش بوده اند تشکیل شده است. طبق این فرضیه حلقه اولیه ای که ماه را تشکیل داده شبیه به حلقه های زحل ولی متراکم تر از آن بوده است و در فاصله ای برابر 5 تا 8 برابر شعاع زمین دور آن در گردش بوده است.. امّا فرضیه دیگری نیز وجود دارد که بیشتر مورد توجه قرار گرفته است و بر اساس آن گفته می شود ماه بر اثر برخورد جسمی به اندازه سیاره مریخ به زمین تشکیل شده است و غباری که از این حادثه بوجود آمد در اطراف زمین پراکنده گردید و پس از مدتی با هم ادغام گشته و ماه را تشکیل داده اند.
زمین با نیروی گرانش ماه را به سوی خود میکشد. اگر انسان ماه را که در حقیقت بی وقفه به دور سیاره ما میچرخد، از گردش باز میداشت، ماه فقط برای مدت کوتاهی ثابت میایستاد، آنگاه با سرعتی فزاینده به سمت زمین میشتافت و در نهایت با آن برخورد میکرد. البته این اتفاق هیچ گاه نخواهد افتاد. ماه از همان زمان های اولیه با سرعتی برابر 3659 کیلومتر در ساعت به دور زمین در حال گردش بوده است. در اثر این حرکت گردشی، یک نیروی گریز از مرکز به سمت خارج ایجاد میشود که درست به اندازه نیروی گرانش زمین که به سمت داخل کشش دارد است. این دو نیروی مخالف، اثر یکدیگر را بطور متقابل خنثی میکنند، به نحوی که ماه هموراه بر مدار خود باقی میماند.
فرضیه که بیشتر مورد توجه قرار گرفته این است که ماه بر اثر برخورد جسمی به اندازه سیاره مریخ به زمین تشکیل شده است و غباری که از این حادثه بوجود آمد در اطراف زمین پراکنده گردید و پس از مدتی با هم ادغام گشته و ماه را تشکیل داده اند
در سال 1372/1993 «جکوس لاسکار» (Jacques Laskar) و همکارانش از رصدخانه پاریس نشان دادند که ماه به حفظ انحراف محور زمین کمک میکند تا در مقابل جاذبه مشتری تاب بیاورد. طبق محاسبه محققان، اگر ماه وجود نداشت مشتری انحراف 23 درجه زمین را تحت تاثیر قرار میداد و آن را 0 الی 85 درجه منحرف میکرد. این تغییر محور زمین منجر به تغییرات شدید آب و هوایی زمین شده و زمین را به مکانی طاقت فرسا برای بقای ساکنیناش می ساخت.
میدانیم که محور تقارن زمین در طی سالها در حال تغییر است و همچون فرفرهای از قسمت بالا در حال تلوتلو خوردن است. بدون کششی که از جانب ماه به زمین وارد میشود این تغییر در محور تقارن آهستهتر شده و بخاطر تاثیرات مشتری دچار سرگردانی میشد.
در سال 1959 کاوشگر لونیک 2 مشخص نمود که ماه میدان مغناطیسی مانند زمین ندارد. همچنین اطلاعات حاصل از مغناطیس سنج هایی که توسط ماموریت های آپولو در سطح ماه مستقر شدند نشان دادند که این کره فاقد میدان مغناطیسی است. با این وجود مطالعه سنگ های این کره که سنی بالغ بر میلیاردها سال دارند نشان از یک میدان مغناطیسی ضعیف در گذشته این کره دارد. این مورد شاید به این دلیل باشد که ماه قبلاً دارای یک هسته آهنی مذاب بوده است که به مرور زمان و با سرد شدن این کره احتمالاً هسته مزبور جامد شده و میدان مغناطیسی آن از بین رفته است. ولی مناطقی در سطح ماه وجود دارد که اثراتی از میدانهای مغناطیسی بسیار ضعیفی در آنها یافت می شود. مثلاً فضانوردان آپولوی 16 در آزمایشها و پژوهشهای خود در منطقه ای به نام دهانه پرتو شمال چنین میدانی را تشخیص دادند. یک میدان مغناطیسی محلی ضعیف نیز در نقطه ای از قسمت پشتی ماه نزدیک به یک فرورفتگی عمیق به نام وان دوگراف وجود دارد. گفته میشود که ماه در اوایل حیاتش به زمین نزدیکتر و باسرعت بیشتری در حال گردش بوده است. در طی سالها به دلیل جریان کشندی بین ماه و زمین از سرعت آن کاسته شده است. این سرعت بالا مواد مذاب را همچون آب داخل ماشین لباسشویی چنان تکان تکان میداده که خاصیت مغناطیسیاش از 2.7 میلیارد سال پیش تاکنون باقی مانده است.
![]() |
![]() |
به هر حال هر روشی که مورد استفاده قرار گیرد به این حقیقت توجه شود که تهیه نقشههای پیش بینی سطح زمین و سطوح فوقانی جو از هم قابل تفکیک نیستند. بنابراین تهیه این نقشهها ضرورت دارد بطور همزمان و هماهنگ انجام پذیرد، زیرا هر تعدیلی در یکی از آنها بر روی سایر نقشههای پیش بینی تأثیر میگذارند. نقشههای مختلف نه تنها با نقشههای قبلی در همان سطح بایستی توافق داشته باتشد، بلکه بایستی نسبت به نقشههای دیگر در سایر سطوح نیز در هر نقطه و زمان معین سازگار باشد.
دانشمندان با شناسایی مواد مقاوم در برابر سایش، تلاش میکنند تا علت اصلی پدیدهی سایش را در سطح اتمی و مولکولی بررسی و مطالعه کنند.
زمانی که دو سطح در تماس با یکدیگر باشند، پدیدهی سایش و اصطکاک ایجاد میشود و مقداری از انرژی سیستم تلف شده و کارآیی آن کاهش مییابد.
گرگ سایر، مهندس مکانیک دانشگاه فلوریدا، بیان میکند که سایش، پدیدهی مشترک و اجتنابناپذیر در سیستمهای لغزشی و متحرک است. سایر و همکارانش موفق شدند تا از مادهای با نام پلی تترا فلئورو اتیلن، که تفلون نیز نامیده میشود، برای حل مشکل سایش در سیستمهای متحرک استفاده کنند. این ماده نسبت به سایش، میلیونها برابر مقاومتر از دیگر مواد است. سایر و همکارانش فرضیههای مختلفی را برای توضیح پدیدهی سایش در بین سطوح مطرح کردند ولی جواب مشخصی برای آنها پیدا نکردهاند. همچنین ایشان بیان میکند که ممکن است سایش سطح از طریق فرآیندهای زیر انجام شود که عبارتند از: نوآرایی اتمها و مولکولها، شکستهای کوچک و مجزا، برشهای جزیی، دیگر پدیدههای ناشناخته.
دانشمندان برای بررسی فرضیههای مذکور، از میکروسکوپ نیروی اتمی برای تصویربرداری سطوح در مقیاس اتمی و از دستگاههای دقیق برای اندازهگیری نیروهایی که در بین سطوح بوجود میآیند، استفاده میکنند.
محققان نانوذرات آلومینا را در ساختار پلی تترا فلئورواتیلن وارد نمودند و مشاهده کردند که سایش بهمیزان قابل توجهای کاهش مییابد. البته پلیمرهای دیگری را نیز با نانوذرات آمیخته کردند و کاهش قابل توجهای در میزان سایش آنها مشاهده شد. پس از بررسی نتایج آزمایشات، دانشمندان در تلاش هستند تا مکانیسم دقیقی برای پدیده سایش ارایه نمایند.
نتایج تحقیقات سایر بر روی سایش پلیمرها، فلزات و سرامیکها در گردهمایی بینالمللی ای وی اس در ناشویلا منتشر خواهد شد.
دانشمندان با رتبه بندی سیاره ها و قمرهایی که در مناطق قابل سکونت جهان هستی کشف شده اند، گزینه هایی که احتمال شکل گیری یا وجود حیات فرازمینی در آنها بیشتر است را انتخاب کرده اند.
در میان قابل سکونت ترین سیاره ها و قمرهایی که دانشمندان به رتبه بندی آنها پرداخته اند، نام قمر سیاره زحل، تایتان و سیاره فراخورشیدی گیلیس 581 g در فاصله 20.5 سال نوری در صورت فلکی "لیبرا" دیده می شوند.
تیمی بین المللی از دانشمندان دو سیستم رتبه بندی برای ارزیابی احتمال وجود حیات بیگانه در سیاره ها و اقمار کشف شده ارائه کرده و نتایج این رتبه بندی را در نشریه استروبیولوژی منتشر کردند. در این مقاله دانشمندان دو معیار متفاوت را برای رتبه بندی تعریف کرده اند: شاخص شباهت به زمین (ESI) و شاخص قابل سکونت بودن سیاره ای (PHI).
به گفته "دیرک شولز" محقق دانشگاه واشنگتن اولین سوال مطرح شده برای رتبه بندی اجرام کیهانی این بود که آیا می توان شرایط شبه زمینی را در دیگر سیاره ها مشاهده کرد، زیرا می دانیم که این شرایط می توانند آغازگر حیات بر روی یک سیاره باشند. سوال دوم این است که آیا شرایطی که منجر به آغاز حیات در سیاره های فراخورشیدی شده اند یا خواهند شد برای انسانها شناخته شده هستند؟
رتبه بندی سیاره ها و قمرها بر اساس شاخص ESI
رتبه |
نام سیاره/قمر |
امتیاز |
1 |
زمین |
1.00 |
2 |
گیلیس 581g |
0.89 |
3 |
گیلیس 581d |
0.74 |
4 |
گیلیس 581c |
0.70 |
5 |
مریخ |
0.70 |
6 |
عطارد |
0.60 |
7 |
HD 69830 d |
0.60 |
8 |
55Cnc c |
0.56 |
9 |
ماه |
0.56 |
10 |
گیلیس 581e |
0.53 |
بر اساس گزارش لیبرتو آنلاین، شاخص ESI با در نظر گرفتن عواملی از قبیل ابعاد، چگالی و فاصله تا ستاره میزبان، سیاره ها و قمرها را بر اساس میزان شباهتی که به زمین دارند دسته بندی می کند. شاخص PHI نیز با بررسی عواملی مختلف از قبیل وجود سطح سنگی یا منجمد، اتمسفر و یا میدان مغناطیسی سیاره ها و قمرها را رتبه بندی می کند.
در این رتبه بندی انرژی موجود بر روی اجرام کیهانی و ساختار شیمیایی از قبیل ترکیبات ارگانیک موجود بر روی سیاره ها یا اقمار و احتمال وجود محلولهای مایع برای ایجاد واکنشهای شیمیایی حیاتی بر روی سیاره ها نیز در نظر گرفته شده اند.
بالاترین ارزش شباهت اجرام به زمین امتیاز 1.00 برای زمین در نظر گرفته شده است و پس از زمین، سیاره ای که بالاترین امتیاز را به دست آورده گیلیس 581 G است، سیاره ای که هنوز تعدادی از اخترشناسان درباره موجودیت آن تردید دارند. امتیاز این سیاره 0.89 در نظر گرفته شده و سیاره فراخورشیدی دیگری که به دور مدار ستاره گیلیس 581 G در حرکت است، یعنی سیاره گیلیس 581 d با امتیاز 0.74 رتبه سوم را به دست آورده است.
رتبه بندی سیاره ها و قمرها بر اساس شاخص PHI
رتبه |
نام سیاره/قمر |
امتیاز |
1 |
تایتان |
0.64 |
2 |
مریخ |
0.59 |
3 |
اروپا |
0.49 |
4 |
گیلیس 581g |
0.45 |
5 |
گیلیس 581d |
0.43 |
6 |
گیلیس 581c |
0.41 |
7 |
مشتری |
0.37 |
8 |
زحل |
0.37 |
9 |
ونوس |
0.37 |
10 |
انسلادوس |
0.35 |
اخترشناسان سیستم ستاره ای گیلیس 581 را به خوبی مورد مطالعه قرار داده اند و دریافته اند که چهار یا به احتمال زیاد پنج سیاره در مدار این ستاره کوتوله در حرکتند.
سیاره HD 69830 d سیاره ای هم اندازه نپتون در صورت فلکی "پاپیز" نیز توانسته امتیاز 0.60 را به دست آورد زیرا این سیاره در منطقه طلایی قابل سکونت قرار گرفته، منطقه ای که درجه حرارت سطحی سیاره به اندازه ای است که امکان وجود آب مایع در آن وجود داشته و حرارت سیاره برای ایجاد حیات نه چندان سرد و نه چندان داغ خواهد بود.
سیاره ای که در سامانه خورشیدی زمین با بیشترین امتیاز سیاره مریخ است که امتیاز 0.70 را به دست آورده و پس از آن سیاره عطارد با امتیاز 0.60 قرار گرفته است.
در میان سیاره ها و قمرهایی که با استفاده از شاخص شرایط سکونت و تشکیل حیات سنجیده شده اند قمر تایتان با امتیاز 0.64 بالاترین رتبه را به دست آورده و در پی آن سیاره مریخ با امتیاز 0.59 و قمر اروپای مشتری با امتیاز 0.47 قرار گرفته اند. به طور کلی سیاره های گیلیس 581 به عنوان برترین سیاره های فراخورشیدی انتخاب شده اند.
طی سالهای گذشته مطالعه بر روی سیاره های قابل سکونت در خارج از سامانه خورشیدی پیشرفت قابل توجهی داشته است. تلسکوپ کپلر ناسا که در سال 2009 به مدار پرتاب شد تا کنون بیش از هزار سیاره را برای بررسی احتمال وجود حیات رصد کرده است.
بر اساس گزارش بی بی سی، شاید روزی تلسکوپهای آینده قادر باشند نشانگرهای زیستی را در نور تابیده شده از سیاره های دورافتاده ردیابی کنند، نشانگرهایی که می توانند حضور ترکیباتی از قبیل کلروفیل را به اثبات برسانند.
پس از مدتها انتظار، کاوشگر دوونیم میلیارد دلاری ناسا توسط راکت Atlas 5 به فضا پرتاب شد. برنامهریزی دانشمندان ناسا برای طراحی و ساخت روباتی در اندازه یک ماشین که به جدیدترین فناوریهای فوقپیشرفته روز دنیا مجهز است از هشت ماه پیش آغاز شده بود. به گفته دانشمندان ناسا، یکی از لحظههای مهم این ماموریت، زمانی خواهد بود که این کاوشگر بتواند مجموعهای از مولکولهای کربنی مربوط به ترکیبهای آلی پیچیده مثل آمینواسیدها را پیدا کند.
این سفینه بدون سرنشین، برای تحقیق درباره امکان زندگی در سیاره سرخ راه فضا را در پیش گرفت و رفت تا به وظیفه اصلی خود که ارزیابی وضعیت آب و هوا در مریخ و بررسی امکان زندگی باکتریها در آب و هوای این سیاره عنوان شده است، بپردازد.
پس از برنامه «وایکینگ» در دهه هفتاد میلادی،این نخستین ماموریت سازمان فضایی آمریکا برای پاسخگویی مستقیم به این پرسش قدیمی پیرامون امکان وجود زندگی در سیارات دیگر است.
حاصل تلاشهای این دانشمندان کیوریاسیتی (کنجکاوی) نام گرفت که حدود 9 ماه در راه رسیدن به سیاره بهرام خواهد بود تا در نهایت آن طور که برنامهریزی شده در دهانه Gale Crater ـ یکی از عمیقترین گودالهای مریخ ـ فرود بیاید.
کیوریاسیتی یک کاوشگر بزرگ، قوی و تنومند است که به دانشمندان کمک میکند تا دانش خود را در مورد سیاره سرخ افزایش دهند.
وزن این ماشین در حدود 900کیلوگرم است و دارای هفت بازوی روباتیک 2.1 متری است که روی هرکدام از آنها ابزارهایی متفاوت از جمله متههایی نصب شده است که میتوانند از حدود پنج سانتیمتری عمق یک سنگ، نمونهبرداری کنند.
کاوشگر کنجکاوی همچنین حاوی دو کیت آزمایشگاهی است که با آنها میتوان نمونههایی از سنگ، خاک و حتی اتمسفر مریخ را آزمایش کرد.
در عین حال یافتن ترکیبهای پیچیده آلی به معنای وجود حیات در مریخ نیست، چرا که این مولکولهای کربنی میتوانند منشا غیرزیستی داشته باشند اما چنین کشفی میتواند کمک کند تا دستکم بدانیم که آیاپیششرطهای لازم برای وجود حیات در سیاره بهرام وجود دارد، داشته است و یا اصلا باید از خیر حیات مریخی گذشت؟
گروهی از محققان گروه میکروسکوپی اشعه ایکس در مرکز مواد نانومقیاس (CNM) متعلق به موسسه فناوری ماساچوست با همکاری محققان منبع فوتون پیشرفته (APS) خوشهای شدن ناخالصیهای فلزی را در جابهجاییهای دروندانهای درون پیلهای خورشیدی صنعتی mc-Si مشاهده کردهاند. نشان داده شده است که میان این خوشههای نانومقیاس و قابلیت ترکیب مجدد موضعی (ترکیب شدن مجدد الکترون و حفره) که در این پیلها مشاهده شده و بر کارایی تبدیل انرژی آنها تأثیر میگذارد، ارتباط مستقیمی وجود دارد. |
|
طیفسنجی نانوفلورسانس اشعه ایکس با تفکیکپذیری بالا حضور نانوخوشههای فلزی را که مسئول انتقال پایین بار در پیلهای خورشیدی هستند، نشان میدهد. |
میان کارایی پیلهای خورشیدی تجاری با حداکثر مقدار تئوری پیشبینی شده برای آنها فاصله زیادی وجود دارد و کارایی این پیلها اغلب توسط نواقص نانومقیاسی که بهصورت غیریکنواخت پخش شدهاند، محدود میشود. این محققان از طیفسنجی نانوفلورسانس اشعه ایکس برای بررسی طبیعت عنصری جابهجاییهای دروندانهای فعال از نظر ترکیب مجدد در پیلهای خورشیدی صنعتی استفاده کردند. نشان داده شده است که ناخالصیهای نانومقیاس مس و آهن نزدیک این جابهجاییهای دارای قدرت ترکیب مجدد بالا بهصورت خوشهای حضور داشته و در نزدیکی نقاطی که دارای قدرت پایین ترکیب مجدد هستند، مشاهده نمیشوند. مشاهده این ارتباط میان حضور ناخالصیها و ترکیب مجدد زوج الکترون-حفره میتواند بینش جدیدی در زمینه اثر ناخالصیهای فلزی نانومقیاس بر کارایی ابزارهای تبدیل انرژی ایجاد نماید. |
جزئیات این کار در مقالهای با عنوان: |
“Nanoprobe X-Ray fluorescence Characterization of defects in large-area solar cells” |
در مجله Energy Environ. Sci منتشر شده است. |
بحران جهانی انرژی، محدودیت سوختهای فسیلی، افزایش گازهای گلخانه ای و گرمای جهانی موجب شده است که استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر به ویژه انرژی خورشید نه تنها در نیروگاههای بزرگ برای مصارف عمومی، بلکه در خانه ها برای استفاده شخصی نیز رواج یابد.
انرژی خورشیدی برپایه سیستمهای مختلفی قابل استفاده است. برخی از این سیستمها مصارف محدودی دارند و بعضی دیگر می توانند برای تهیه برق نیز به کار روند.
نور خورشید از طریق ورودیهای شیشه ای که معمولاً پنجره های رو به جنوب هستند، وارد خانه می شود و پس از تماس با سطوح و دیوارهایی که گرمای خورشید را جذب می کنند ذخیره می شود. این دیوارها اغلب به رنگ تیره هستند چون رنگهای تیره نسبت به رنگهای روشن می توانند نور بیشتری را جذب کنند. شبها زمانی که اتاقهای خانه خنک می شوند، گرمای ذخیره شده در این دیوارهای خورشیدی می تواند در محلهای خنک پخش شود و تمام اتاق را به یک دمای مناسب برساند.
همچنین برای جمع آوری و ذخیره گرمای آفتاب می توان از گیرنده های آب نیز استفاده کرد. درحقیقت، آب قدرت بالایی در جمع آوری گرما دارد به طوریکه قدرت جذب گرما توسط آب حداکثر دو برابر دیوارهای آجری است. اما در تفاوت با دیوار، آب برای جمع آوری گرما نیاز به مخازنی برای ذخیره شدن نیاز دارد. به این نوع جمع آوری انرژی خورشیدی که به روشی مستقیم به دست می آید، انفعالی یا کنش پذیر گفته می شود. انرژی که با این روش به دست می آید هیچ هزینه ای ندارد و تنها هزینه صرف خرید و نصب دستگاههای ذخیره و جمع آوری انرژی می شود. اما نسبت به نیروگاههای نفت و برق، هزینه آنها بسیار ناچیز است.
از سویی دیگر اگر دیوارهای خارجی و بام خانه مجهز به سیستمهای ویژه ای برای جمع آوری نور و گرمای خورشید باشند می توانند این انرژی را در خود ذخیره کنند و سپس این انرژی به برق تبدیل شود. به همین دلیل در خانه های زیستی که امروز به ویژه در مناطقی که تابش آفتاب فراوان است رواج یافته اند علاوه بر سیستمهای ویژه ای که برای دیوارهای داخلی خانه در نظر گرفته می شود، دیوارهای خارجی و بام خانه را به پانلهای خورشیدی مجهز می کنند. انرژی که توسط این پانلها جمع شده است توسط یک ژنراتور داخلی به انرژی برق تبدیل شده و می تواند درخانه استفاده شود.
این کار نه تنها ساکنان این خانه ها را از سیستم برق شهری بی نیاز می کند، بلکه در دراز مدت موجب صرفه جویی در هزینه های مصرف انرژی آنها نیز می شود.
تکنیکهای استفاده از انرژی خورشید به نوع سیستمهایی بستگی دارد که برای ذخیره سازی آن استفاده می شود. برپایه نوع این سیستمها گرما، انرژی مکانیکی و برق تولید می شود.
برپایه نوع این تکنیکها می توان گرما را در دمای پایین 50 تا 130 درجه سانتیگراد، دمای متوسط 300 تا 350 درجه سانتیگراد و دمای بالای بیش از 500 درجه سانتیگراد تولید کرد.
برای تهیه انرژی مکانیکی پس از جمع آوری گرما به توربین و یا پمپهای برقی نیاز است و این توربین در نهایت می تواند الکتریسیته تولید کند.
با قرار دادن یک پانل خورشیدی خارجی در خانه های مدرن، می توان تا حد قابل توجهی در هزینه های انرژی صرفه جویی کرد. هزینه های ناچیز مصرف انرژی در این خانه ها موجب می شود که زندگی در این خانه ها نسبت به خانه هایی که وابسته به گاز و برق شهری هستند راحت تر باشد و بنابراین یک نمونه خانه مدرن می تواند افکار عمومی را نسبت به استفاده از این نوع خانه ها و یا نوسازی و تجهیز خانه های قدیمی به دستگاههای خورشیدی، حساس کند.
نمونه هایی از خانه های خورشیدی
خانه فَب لَب (Fab Lab House)
خانه ای واقعاً شگفت انگیز است. این خانه در رقابت Solar Decathlon Europe سال 2010 طراحی شد. در این رقابت سالانه، بهترین پروژه های اروپایی برای خانه های خورشیدی ارائه می شوند. این خانه توانست در سال 2010 جایزه "مردمی" این رقابت را دریافت کند.
"فب لب" تنها یک خانه ساده مجهز به پانلهای خورشیدی بر روی پشت بام نیست، بلکه یک سازه پیش ساخته کاملاً خودکفا است که می تواند دو برابر انرژی که مصرف می کند، تولید کند.
این خانه یک ساختمان کاملاً زیستی است که از چوب و مواد طبیعی با روکشی از پانلهای فتوولتائیک ساخته شده است.
این خانه ظاهری شبیه به یک ماهی غول پیکر دارد و مبلمان داخلی آن همانند سطح خارجی از چوب ساخته شده است. کفپوش از جنس لینولئوم الیاف گیاهی است و سیستم روشنایی آن از طریق لامپهای "ال. ای. دی" تامین می شود. نسخه 12 متر مربعی این خانه به قیمت 45 هزار یورو عرضه می شود.
خانه خورشیدی در سوئیس
این سازه که اولین ساختمان چند واحدی اروپا است در سال 2007 در "برگدورف" سوئیس افتتاح شد. بام این خانه از 276 پانل خورشیدی تشکیل شده که به یک مخزن عظیم آب بهداشتی متصل شده است. این پانلها می توانند آب گرم و گرمای داخلی 8 آپارتمان مبله این خانه را تامین کنند.
این ساختمان انرژی خود را به روشی کاملاً خودمختار تامین می کند و به سایر منابع انرژی دسترسی ندارد. پروژه این خانه در سال 1995 جایزه انرژی خورشیدی اروپا را دریافت کرد.
پانلهای بام قادرند 205 هزار لیتر آب داخل مخزن را که 17 متر ارتفاع دارد گرم کنند. نیروگاه خورشیدی این خانه در حدود 300 هزار فرانک سوئیس قیمت دارد و برابر با 10 درصد از کل هزینه ساختمان است. با این نیروگاه، ساکنان این ساختمان می توانند سالانه 3 هزار لیتر نفت برای گرمای خانه و آب بهداشتی صرفه جویی کنند.
خانه خورشیدی در مونیخ آلمان
این 9 ویلا را که شرکت Ingo Bucher-Beholz ساخته است دارای یک سازه اسکلتی از چوب و فولاد هستند. این خانه ها از استانداردهای خانه های کنش پذیر زیستی و نیروگاههای زیستی برخوردارند. به طوریکه دیوارهای وسیع شیشه ای جنوبی می توانند نور خورشید را به روی دیوارهای انفعالی داخلی بتابانند و این دیوارها انرژی را برای گرمای داخلی خانه در خود ذخیره کنند. همچنین پانلهای خورشیدی نیز برای تهیه آب گرم انرژی ذخیره می کنند.