Blog

Svetlo dokáže odpariť vodu aj bez potreby tepla

Voda sa vyparuje, keď teplota stúpa. Výskumníci však prišli na to, že pri vyparovaní je v hre aj ďalší faktor. 

Vedci objavili nový proces, o ktorom sme doposiaľ nevedeli. Tento prielom by mohol vyriešiť dlhotrvajúce záhady atmosféry a viesť k budúcemu technologickému pokroku.

Vedci z MIT dokázali, že voda sa môže vyparovať len pomocou svetla. Svetlo vo viditeľnom spektre stačí na to, aby uvoľnilo molekuly vody na povrchu, kde sa stretáva so vzduchom, a poslalo ich preč. Voda sa týmto spôsobom premení na paru len silou svetelných lúčov.

Vedci tento proces nazvali ako „fotomolekulárny efekt“. Nazvali ho podľa fotoelektrického efektu, ktorý vysvetlil Einstein v roku 1905, pri ktorom častice svetla (vhodnej vlnovej dĺžky) mohli oslobodiť elektróny z atómov v materiáli, na ktorý narážajú.

Zistenie vyparovania spôsobeného svetlom namiesto tepla poskytuje nové poznatky o interakcii svetla a vody. Toto by nám mohlo pomôcť získať nové pochopenie toho, ako slnečné svetlo interaguje s mrakmi, hmlou, oceánmi a inými prírodnými vodnými útvarmi, aby ovplyvnilo počasie a klímu. 

Po tisícročia ľudia pozorovali a využívali proces vyparovania, pri ktorom sa voda premieňa z kvapaliny na paru. Nedávny prevratný objav výskumníkov z MIT však spochybňuje naše tradičné chápanie vyparovania. Ich zistenia odhaľujú, že svetlo, nielen teplo, zohráva kľúčovú úlohu pri riadení tohto javu.

Výskumníci z MIT objavujú svetlom indukované odparovanie vody, čím odhaľujú fotomolekulárny efekt.

Zobrazené laboratórne zariadenie meria tento jav pomocou laserových lúčov.

Foto: Bryce Vickmark/MIT

Výskumníci z MIT vykonali 14 rôznych overovacích experimentov, ktoré všetky potvrdili zistenie odparovania na základe svetla. 

Tím pozoroval zmeny v rýchlosti odparovania na základe uhla svetla, farby a polarizácie. Tieto charakteristiky by mali byť nezávislé od vyparovania poháňaného teplom, no výskumníci tieto závislosti zdokumentovali. Napríklad efekt vyvrcholil pri 45-stupňovom uhle so zeleným svetlom, aj keď voda minimálne absorbuje zelené vlnové dĺžky.

Výskumníci navrhli teoretické vysvetlenie závislosti uhla a polarizácie. Naznačujú, že svetelné fotóny prenášajú dostatočnú silu na molekuly vody na povrchu, čím ich uvoľňujú z tekutého telesa. Závislosť od farieb však zostáva záhadou a vyžaduje si ďalšie skúmanie.

Experimenty tímu s LED diódami, ktoré osvetľujú umelú mrakovú komoru, pozorovali zahrievanie hmly, čo je v rozpore s očakávaniami, pretože voda tepelne neabsorbuje viditeľné svetlo. Fotomolekulárny efekt ponúka vierohodnejšie vysvetlenie tohto pozorovania.

Potenciálne aplikovanie a budúce smerovanie

Okrem vedeckého významu ponúka fotomolekulárny efekt praktické možnosti. Spoločnosti už oslovili výskumný tím a predstavili si aplikovanie v oblastiach, ako je odparovanie sirupu a sušenie papiera. Solárne systémy odsoľovania a priemyselné procesy sušenia sú hlavnými kandidátmi na využitie tohto efektu. Keďže sušenie spotrebováva značnú priemyselnú energiu, optimalizácia tohto procesu pomocou svetla je obrovským prísľubom.

Profesor Chen uznáva rodiacu sa fázu tohto objavu a zdôrazňuje potrebu ďalšieho skúmania. Tím uznáva obrovské množstvo premenných, ktoré je potrebné zvážiť, vrátane hlbšieho pochopenia vody a jej potenciálnej aplikácie na iné materiály, či už kvapaliny alebo tuhé látky.