ตัวต่อเลโก้เป็นแรงบันดาลใจสำหรับอุปกรณ์เรือ เซ็กซี่บาคาร่า ข้ามฟากขนาดเล็กที่สามารถต่อยอดจากอิฐได้ เครื่องมือสำหรับจัดการของเหลวจำนวนเล็กน้อย หรือที่เรียกว่าอุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิก สามารถใช้ในการตรวจเลือด ตรวจหาสิ่งปนเปื้อนในน้ำ หรือจำลองลักษณะทางชีววิทยา เช่น หลอดเลือด อุปกรณ์พกพาเหล่านี้มีขนาดเล็ก ประมาณหนึ่งในสี่
การประดิษฐ์อุปกรณ์ดังกล่าวไม่ใช่เรื่องง่าย
แอปพลิเคชันใหม่แต่ละรายการต้องการการกำหนดค่าที่แตกต่างกันของทางเดินเล็ก ๆ ที่บิดเบี้ยว ซึ่งต้องการการออกแบบใหม่เอี่ยมที่ต้องขึ้นรูปหรือพิมพ์ 3 มิติ
เพื่อให้การก่อสร้างง่ายขึ้น นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เออร์ไวน์ได้สร้างบล็อกแบบเลโก้จากพอลิเมอร์ที่เรียกว่า PDMS อิฐมีช่องทางกว้างครึ่งมิลลิเมตรที่ช่วยให้ของเหลวไหลจากอิฐไปยังอิฐได้โดยไม่มีการรั่วไหล (แสดงไว้ด้านบน) นักวิทยาศาสตร์รายงานใน March Journal of Micromechanics and Microengineeringอุปกรณ์ใหม่สามารถสร้างได้อย่างรวดเร็วโดยการจัดเรียงบล็อกมาตรฐานในการกำหนดค่าต่างๆ
โฟตอนที่มีพลังงานน้อยเกินไป “จะแล่นผ่านไปทันที” ชั้นชั้นที่รับแสงและไม่ถูกดูดซับ Daniel Friedman นักวิจัยด้านเซลล์แสงอาทิตย์แห่ง National Renewable Energy Lab กล่าว โฟตอนที่มาพร้อมกับพลังงานที่สูงกว่าปริมาณที่จำเป็นในการเติมพลังอิเล็กตรอนเท่านั้นจึงจะถูกดูดกลืน แต่พลังงานส่วนเกินใด ๆ ที่โฟตอนมีมากกว่าที่จำเป็นในการเร่งอิเล็กตรอนให้หายไปเป็นความร้อน ยิ่งสูญเสียความร้อนมากเท่าไร เซลล์ก็จะยิ่งไม่มีประสิทธิภาพมากขึ้นเท่านั้น
เนื่องจากโฟตอนในแสงแดดมีพลังงานต่างกันมาก ไม่มีเซลล์สุริยะใดที่จะสามารถจับภาพและใช้โฟตอนทุกตัวที่เข้ามาอย่างเหมาะสมได้อย่างเหมาะสม ดังนั้นคุณจึงเลือกวัสดุ เช่น ซิลิกอน ซึ่งเป็นการประนีประนอมที่ดี — วัสดุที่ดักจับโฟตอนได้พอสมควรแต่ไม่เปลืองพลังงานมากเกินไปในฐานะความร้อน, ฟรีดแมนกล่าว
แม้ว่าจะครองอุตสาหกรรมเซลล์แสงอาทิตย์ แต่ซิลิคอนก็ไม่สามารถใช้พลังงานจากโฟตอนพลังงานสูงได้เต็มที่ ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ของวัสดุอยู่ที่ประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ในทางทฤษฎีและทำได้ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ในทางปฏิบัติ Perovskites สามารถทำได้ดีกว่า อิเล็กตรอนภายในผลึก perovskite ต้องการพลังงานเพิ่มขึ้นเล็กน้อยในการขับออก ดังนั้นเมื่อโฟตอนพลังงานสูงเข้ามาในโซลาร์เซลล์ พวกมันจะทุ่มเทพลังงานมากขึ้นในการขับอิเล็กตรอนและผลิตกระแสไฟฟ้า และใช้ความร้อนน้อยลง นอกจากนี้ ด้วยการเปลี่ยนส่วนผสมและอัตราส่วนใน perovskite นักวิทยาศาสตร์สามารถปรับโฟตอนที่จับได้ การใช้ perovskites ประเภทต่างๆ ในหลายชั้นอาจทำให้เซลล์แสงอาทิตย์สามารถดูดซับโฟตอนในวงกว้างได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
นักเคมีตีทอง ไขปริศนาเกี่ยวกับคุณสมบัติของโลหะมีค่า
ที่คาดการณ์ไว้ พลังงานจริงที่จำเป็นสำหรับไอออไนซ์ตรงกันแล้วประกายแวววาวของทองคำไม่ใช่เหตุผลเดียวที่องค์ประกอบนี้มีเสน่ห์ดึงดูดใจ นักวิทยาศาสตร์ได้งงงวยมาเป็นเวลาหลายสิบปีว่าทำไมการทำนายสมบัติทางทฤษฎีของทองคำจึงไม่ตรงกับการทดลอง ตอนนี้ การคำนวณที่มีรายละเอียดสูงได้ลบความคลาดเคลื่อนออก ไป ตามรายงานที่ตีพิมพ์ใน Physical Review Letters เมื่อวัน ที่13 มกราคม
ปัญหาคือพลังงานที่จำเป็นในการกำจัดอิเล็กตรอนออกจากอะตอมของทองคำหรือแตกตัวเป็นไอออน การคำนวณทางทฤษฎีของพลังงานไอออไนเซชันนี้แตกต่างจากการวัดของนักวิทยาศาสตร์ ในทำนองเดียวกัน พลังงานที่ปล่อยออกมาเมื่อเติมอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นปริมาณที่เรียกว่าความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอน ก็ถูกมองข้ามเช่นกัน อะตอมยอมแพ้หรือยอมรับอิเล็กตรอนได้ง่ายเพียงใดเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำความเข้าใจว่าองค์ประกอบทำปฏิกิริยากับสารอื่น ๆ อย่างไร
นักเคมี Sourav Pal จากสถาบันเทคโนโลยีบอมเบย์แห่งอินเดียซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษานี้ กล่าวว่า “เป็นที่ทราบกันดีว่าทองคำเป็นระบบที่ยากลำบาก แม้แต่คุณลักษณะที่ชัดเจนที่สุดของทองคำก็ไม่สามารถอธิบายได้หากไม่เรียกทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของไอน์สไตน์เข้ามาเล่น: ทฤษฎีนี้กล่าวถึงสีเหลืองของทองคำ (ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษเปลี่ยนระดับพลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอมสีทอง ทำให้โลหะดูดซับแสงสีน้ำเงิน และทำให้แสงสะท้อนออกมาเป็นสีเหลืองมากขึ้น)
ด้วยการศึกษาใหม่นี้ นักวิทยาศาสตร์ได้แก้ไขคำถามที่ค้างคาเกี่ยวกับพลังงานที่เกี่ยวข้องกับการขจัดหรือเพิ่มอิเล็กตรอนลงในอะตอมในที่สุด “นั่นคือความสำคัญหลักของบทความนี้” Pal กล่าว การคำนวณในช่วงต้นซึ่งดำเนินการในปี 1990 แตกต่างจากพลังงานที่คาดการณ์ไว้มากกว่าร้อยละ และการคำนวณที่ได้รับการปรับปรุงตั้งแต่นั้นมาก็ยังไม่ตรงกับค่าที่วัดได้ “ทุกครั้งที่ฉันไปการประชุม ผู้คนพูดคุยกันเรื่องนั้นและถามว่า ‘เกิดอะไรขึ้น’” Peter Schwerdtfeger ผู้ร่วมวิจัยด้านการศึกษา นักเคมีจาก Massey University Auckland ในนิวซีแลนด์กล่าว
การแก้ปัญหานี้จำเป็นต้องมีการพิจารณาอย่างถี่ถ้วนมากขึ้นเกี่ยวกับการมีส่วนร่วมที่ซับซ้อนระหว่างอิเล็กตรอน 79 ตัวของทองคำ นักวิทยาศาสตร์ได้แก้ไขความคลาดเคลื่อนโดยใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ขั้นสูงในการคำนวณปฏิสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนทองคำสูงสุดห้าตัวในแต่ละครั้ง การคำนวณก่อนหน้านี้ได้พิจารณาถึงสามอิเล็กตรอนในแต่ละครั้ง สิ่งสำคัญที่จะรวมไว้ในการคำนวณก็คือผลกระทบของทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษและทฤษฎีของอิเล็กโทรไดนามิกของควอนตัม ซึ่งอธิบายฟิสิกส์ควอนตัมของอนุภาคเช่นอิเล็กตรอน เซ็กซี่บาคาร่า / ร้านอาหาร
