სტუ-ის მეცნიერებმა პლაზმონური ნანონაწილაკების მიერ სინათლის გაბნევაზე დაფუძნებული მზის კონცენტრატორი შეიმუშავეს

„ჩვენს მიერ შემუშავებული, პლაზმონური ნანონაწილაკების მიერ სინათლის გაბნევაზე დაფუძნებული მზის კონცენტრატორის გამოყენება შეამცირებს ელექტროენერგიის გამომუშავების ტრადიული წყაროების წილს, რომლებიც იწვევენ გარემოს დაბინძურებას. ეს კი, მნიშვნელოვანი წინგადადგმული ნაბიჯი იქნება უფრო მდგრადი და ხელმისაწვდომი მზის ენერგიის მომავლისკენ. შემუშავებული მზის კონცენტრატორის ექსპლოატაციის ხანგრძლიობაა 10-15 წელი, დამზადების ტექნოლოგია არის მარტივი და იაფი. ამ სფეროში კვლევისა და განვითარების გაგრძელება სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია ამ პერსპექტიული ტექნოლოგიების სრული პოტენციალის გამოსავლენად და სუფთა ენერგიაზე გადასვლის დასაჩქარებლად“, – ამის შესახებ საქართველოს ტექნიკური უნივერსიტეტის ვლადიმერ ჭავჭანიძის სახელობის კიბერნეტიკის ინსტიტუტის მთავარი მეცნიერ-თანამშრომელი, გია პეტრიაშვილი აცხადებს. 

სტუ-ის ვლადიმერ ჭავჭანიძის სახელობის კიბერნეტიკის ინსტიტუტის მეცნიერთა ჯგუფმა, გია პერტიაშვილის ხელმძღვანელობით, პლაზმონური ნანონაწილაკების მიერ სინათლის გაბნევაზე დაფუძნებული მზის კონცენტრატორი შეიმუშავა. 

როგორც გია პეტრიაშვილი აცხადებს, მცირე ენერგიის წყაროების განვითარებაში გამოიყენება პლაზმონურ ნანონაწილაკებზე დაფუძნებული ტექნოლოგიები, რომელთა საშუალებით და გარკვეული პირობების შექმნით, ხდება მინის ზედაპირებზე სინათლის ინტენსიობების მიმართულებების მართვა.  

„მზის კონცენტრატორი წარმოადგენს მინის ზედაპირზე თანაბრად დაფენილ ნანოკომპოზიციას, რომელიც შედგება გამჭირვალე პოლიმერში დისპერგირებული პლაზმონური ნანონაწილაკებისაგან. მზის მიერ გამოსხივებული ოპტიკური სპექტრის ხილული და ახლო ინფრაწითელი უბნები პლაზმონური ნანონაწილაკების მიერ გაიბნევა იმგვარად, რომ სინათლის გარკვეული რაოდენობა ვრცელდება მინაში, მისი ზედა და ქვედა ზედაპირებიდან არეკვლის სახით. მზის მიერ გამოსხივებული ინტენსიობის ეფექტურობის გაზრდის ძირითადი არსი მდგომარეობს დიდი ფართობების ზედაპირებზე დაცემული სინათლის ენერგიის მიმართვაში ამ ფართობების პერიმეტრებისაკენ, რომელიც ხორციელდება სინათლის ტალღგამტარული გავრცელების პრინციპით. შედეგად, მოცემულ ზედაპირზე დაცემული სინათლის ენერგია მიემართება და კონცენტრირდება მოცემული ზედაპირის პერიმეტრის გასწვრივ, რაც მოცემულ ადგილებში სინათლის ინტენსიობებს მკვეთრად ზრდის. წინასწარი გაანგარიშებით, მინის ზედაპირზე დაცემული სინათლის დაახლოებით 30–35 პროცენტი გარდაიქმნება ელექტროენერგიად. თუკი მინის პერიმეტრზე მივამაგრებთ მზის ელემენტებს, ისინი გარდაქმნიან დაცემულ სინათლეს ელექტროენერგიად, რომელიც შეიძლება გამოვიყენოთ სხვადასხვა ელექტრო მოწყობილობების ექსპლოატაციისათვის. შემოთავაზებული კონცეპციის საფუძველზე შესაძლებელია დამზადდეს მზის გამოსხივების კონცენტრატორი-ფანჯარა, რომელსაც არსებულ ანალოგებთან შედარებით ექნება შემდეგი უპირატესობები: გამოყენებული იქნება მზის გამოსხივების როგორც ხილული, ისე ახლო ინფრაწითელი უბნები, გარდაქმნილი სინათლის ინტენსიობა არ იქნება დამოკიდებული სინათლის დაცემის კუთხეზე, გაიზრდება სინათლის ელექტროენერგიად გარდაქმნის ეფექტურობა, დაცემული სინათლის უკუგაბნევის გამო, შემცირდება შენობებში შემომავალი სითბოს რაოდენობა, არ მოხდება მზის ელემენტების გადახურება, ფანჯრები იქნება გამჭირვალე გამოკვეთილი ფერის გარეშე” – აცხადებს გია პეტრიაშვილი. 

სტუ-ის მეცნიერებისა და ინოვაციების დეპარტამენტის ხელმძღვანელის, მიხეილ ჯანიკაშვილის თქმით, მეცნიერთა ჯგუფის მიერ შემუშავებული მზის კონცენტრატორის დასამზადებლად გამოიყენება ეკოლოგიურად სუფთა და უსაფრთხო მასალები. მაგალითისათვის, პლაზმონური ნანონაწილაკები, რომელსაც ვიყენებთ, ასევე გამოიყენება კვების მრეწველობაში. 

„ჩვენი მეცნიერების მიერ შემუშავებული მზის კონცენტრატორის დამონტაჟება შესაძლებელია როგორც მჭიდროდ დასახლებულ ადგილებში, ისე ძნელად მისადგომ ლოკაციებზე. ყველგან, სადაც შესაძლებელია შენობებში ჩვეულებრივი ფანჯრების გამოყენება. მეცნიერთა მიერ ტარდება ოპტიკური, თერმული, ელექტროოპტიკური და მზის კონცენტრატორის შემადგენელი კომპონენტების კონცენტრაციული თანაფარდობების და პლაზმონური ნანონაწილაკების ზომების ოპტიმიზაციის ექსპერიმენტები.  უკვე შექმნილია სამუშაო პროტოტიპები და მიმდინარეობს მათი ფიზიკური პარამეტრების ოპტიმიზაცია, რათა მოხდეს მზის, ან ხელოვნური სინათლის წყაროების მიერ გამოსხივებული სინათლის ინტენსიობების მაქსიმალურად გარდაქმნა ელექტროენერგიად. საქართველოს განახლებადი ენერგიის მიმართულებით უდიდესი პოტენციალი გააჩნია, რომელთა შორისაა ქარის და თერმული ენერგიები, თუმცა, მზის ენერგიას შეუძლია გადამწყვეტი როლი შეასრულოს სუფთა, განახლებადი და ენერგოდამოუკიდებელი სამყაროსკენ გადასვლის საქმეში. მინდა აღვნიშნო, რომ მწვანე ენერგიის შემუშავება–განვითარების მიმართულებას საქართველოს ტექნიკურ უნივერსიტეტში განსაკუთრებული ყურადღება ეთმობა. იგი ამ მხრივ, ლიდერია საქართველოში და მისი მზარდი პოტენციალის გათვალისწინებით, შესაძლებელია უახლოეს მომავალში მსოფლიოს იმ წამყვანი სამეცნიერო ცენტრების რიგში ჩადგეს, რომლებიც მწვანე ენერგიის განვითარების მიმართულებით მუშაობენ” – აცხადებს მიხეილ ჯანიკაშვილი.