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Árvores fractais criam novo tipo de célula solar

Árvores fractais criam novo tipo de célula solar
As árvores fractais são "cultivadas" pela redução eletroquímica de nitrato de prata sobre um filme de estanho dopado com flúor. [Imagem: Frank Osterloh/UC Davis]

Fractais solares

Na tentativa de imitar a fotossíntese, e produzir combustíveis diretamente a partir da luz do Sol, cientistas têm tentado criar folhas artificiais há anos.

Mas o professor Frank Osterloh resolveu criar logo uma árvore inteira.

Ele e sua equipe estão desenvolvendo "árvores fractais", que poderão se tornar a base de um novo tipo de célula solar.

As árvores fractais são estruturas minúsculas, feitas de prata, que crescem espontaneamente.

Fractais são padrões que se repetem indefinidamente, em múltiplas escalas de tamanho.

Árvore fractal

São necessários 50 galhos da árvore fractal para cobrir o diâmetro de um fio de cabelo humano.

Cada galho tem "folhas" que são ramificações-filhas idênticas, ainda menores, e estas, por sua vez, tem suas próprias filhas, e assim por diante.

Mergulhando rumo ao microscópico, esses galhos teoricamente chegam a átomos, o que dá à árvore uma área superficial gigantesca.

Essa grande área superficial é o maior atrativo dessas nano-árvores, porque isso significa que elas serão capazes de coletar um número de fótons imensamente superior ao de uma célula solar plana convencional.

Polímeros que captam luz

Para funcionarem como células solares, as folhas das árvores fractais são revestidas com polímeros absorvedores de luz.

Quando os fótons atingem o revestimento de polímero, eles produzem elétrons e lacunas.

As lacunas, positivamente carregadas, são coletadas através das folhas da árvore, enquanto os elétrons, que são negativos, movem-se para um contra-eletrodo, criando uma corrente elétrica.

Osterloh compara suas estruturas a árvores reais, que que utilizam uma estrutura fractal que vai dos galhos para os ramos, e daí para as folhas, cobrindo uma larga copa, para otimizar a coleta de luz solar.

Da mesma forma, as nano-árvores possuem uma grande área superficial, o que ajuda a coletar mais fótons.

Mãos à obra

"Nós esperamos que essas estruturas nos permitam fabricar células solares melhores e mais eficientes," disse o pesquisador.

O próximo passo do trabalho, que envolve pelo menos quatro universidades norte-americanas, é caracterizar os melhores polímeros para coletar os fótons.





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