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Celle fotovoltaiche "quantum dots" ad alto rendimento

Realizzate le celle solari a punti quantici più efficienti al mondo. Gli ingegneri dell’UNIST in Corea del Sud hanno creato celle solari “quantum dot” a base di perovskite in grado di convertire il 18,1% della luce in elettricità. Nuovo record mondiale per il fotovoltaico di ultima generazione Sono state ipotizzate per la prima volta nel 1989 ma prima di ottenere un’unità funzionale sono passati 11 anni, nonostante già nel 2001 fossero viste come la promessa del fotovoltaico di nuova generazione. Parliamo delle celle solari a punti quantici o “quantum dots” (QD), dispositivi che impiegano minuscole sfere di materiale semiconduttore di appena 2-10 miliardesimi di metro di diametro. L’ultimo grande progresso nel campo arriva dall’Istituto Nazionale di Scienza e Tecnologia di Ulsan (UNIST), in Corea del Sud. Qui un gruppo di ingegneri, guidati dal Professor Sung-Yeon Jang, ha segnato il record mondiale di efficienza per questa tecnologia. Un 18,1% già segnalato nel 2022 e oggi messo nero su bianco con un dettagliato studio su Nature Energy (testo in inglese). Cosa sono le celle solari a punti quantici?

Campioni di punti quantici di grafene derivati dal carbone che brillano se esposti alla luce. Inoltre: i materiali sono prodotti da NETL. Original public domain image from Flickr Le celle solari a punti quantici impiegano come materiale fotovoltaico nanoparticelle semiconduttrici le cui dimensioni determinano le bande proibite. In altre parole variando la grandezza dei punti quantici è possibile sintonizzarli per rispondere a diverse lunghezze d’onda della luce. Più diventano piccoli, più la loro capacità di assorbimento luminoso si sposterà verso la luce blu, porzione visibile dello spettro ad alta energia. Ma i quantum dots possiedono anche un altro vantaggio: possono aumentare notevolmente l’efficienza di conversione della luce solare in energia – forse addirittura raddoppiandola in alcuni dispositivi – grazie alla loro capacità di generare più di una coppia elettrone-lacuna, o eccitone, per ogni fotone in arrivo. Le attuali celle solari producono solo un eccitone per fotone incidente, nei punti quantici invece si registra un effetto chiamato “generazione di eccitoni multipli” (MEG) che permette di estrarre più energia. Il NREL ha dimostrato che il fotovoltaico quantum dots sotto la luce solare concentrata potrebbe raggiungere efficienze di conversione massime teoriche doppie rispetto a quelle ottenibili dal solare convenzionale: fino al 66%, rispetto al 31% delle celle di prima e seconda generazione. Fotovoltaico QD, le sfide rimaste aperte Di contro si tratta di una tecnologia “nuova”, con pochi anni alle spalle, e i risultati pratici non riescono ancora a competere con quelli del silicio cristallino. Prima che i QD diventino tecnologicamente significativi, gli scienziati devono imparare come dividere gli eccitoni creati e raccogliere i portatori di carica risultanti con alta efficienza. Nonostante le celle solari a punti quantici debbano superare ancora diversi problemi prima di divenire appetibili per il commercio di massa, alcuni piccoli produttori si sono lanciati nell’impresa con prodotti di nicchia, come le finestre fotovoltaiche QD di UbiQD. Celle solari quantum dots in perovskite, efficienza al 18,1% Il lavoro sudcoreano spalanca le porte ad una nuova era di progressi affrontando una delle principali sfide tecniche nel campo. Le celle solari quantum dots offrono la maggiore efficienza teorica quando realizzate con materiali organici. Sfortunatamente tali materiali soffrono di difetti che le rendono meno stabili alla luce solare e agli stress ambientali. Per aggirare il problema, sono impiegati normalmente materiali inorganici, che però ne limitano la resa. Il team dell’UNIST ha realizzato i punti quantici con una perovskite organica e ha sviluppato un nuovo metodo per ancorarli al substrato posizionandoli molto vicini fra loro. Ciò ha aumentato l’efficienza fino al livello record del 18,1% e ha reso le nuove celle molto più stabili. Sottoposte a test hanno mantenuto la loro efficienza di conversione iniziale per 1.200 ore in condizioni normali e per 300 ore a una temperatura di 80°C. “La nostra tecnologia sviluppata ha raggiunto un’impressionante efficienza del 18,1% nelle celle solari QD”, ha affermato il professor Jang. “Questo straordinario risultato rappresenta la più alta efficienza tra le celle solari a punti quantici riconosciuta dal prestigioso National Renewable Energy Laboratory (NREL) negli Stati Uniti”. Read the full article

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Disaccoppiamento degli eccitoni dalle vibrazioni ad alta frequenza nelle molecole organiche Disaccoppiamento degli eccitoni dalle vibrazioni ad alta frequenza nelle molecole organiche Lo studio condotto da Wilson et al. analizza la legge del gap energetico per stati di tripletto in polimeri e monomeri coniugati contenenti Pt. Articoli di riferimento Benduhn e colleghi esaminano le perdite di tensione intrinseche non radiative nelle celle solari organiche a base di fullerene. Englman e Jortner esplorano la legge del gap energetico per transizioni senza radiazioni in grandi molecole. Wei e collaboratori propongono di superare la legge sul gap energetico negli OLED nel vicino infrarosso tramite il disaccoppiamento eccitone-vibrazione. La ricerca di Wang e San Francisco

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atomic and subatomic particles + atomic and subatomic particles encoded with inglosh

Accell Acferk Anangino Aniaton Antino Anton Antonon Antonu Antope Antun Apquark Atonu Atreleon Atrion Atrono Atrun Axionu Axionun Axun Bosino Bosotun Bosun Boteano Boterk Botino Botomp Boton Botron Botton Botun Bradyonu Bralark Brano Brantupi Braviton Brectron Brentom Breon Breonu Brevope Brevotea Brevotun Busotun Busutrun Butriun Butron Butrono Butuno Cham Chamegno Chamerk Char Charium Chark Charon Chemion Chemionu Cherdyon Cherdyun Chergiun Cherk Chermoun Cheron Cherun Chyon Chyperk Chypi Daerk Dilaxun Dilikton Dilino Dilirun Dirmion Dirmoun Dirun Disluino Disluxon Dolaon Dolaun Dolaxion Doldston Doldstun Dolerk Dorall Doranyon Dorecham Doredyun Dosino Dosinon Dositonu Doson Dosun Duantum Duar Duark Duarmion Duaron Dyonu Ecciton Ectrinu Ectron Ectrun Elekton Eleon Eleonun Eleptun Elerdyun Elerk Eletino Eletomp Eletrino Eletun Elgreonu Elon Elonu Engeon Engimp Engino Entaun Entimp Entino Entinon Entomp Enton Entonu Entonun Entum Enyon Etino Eton Etonu Etroun Etrun Etun Excitino Excotino Excotun Exon Gengeon Geono Geonu Geqaerk Gequark Gimuon Gino Ginonu Ginton Ginuns Giqaerk Giquark Glaon Glardyon Glarino Glark Glasmuon Glatimp Glatronu Glatrun Glau Glaxion Glaxun Gluinon Glun Gluonu Gluxon Gluxonu Gluxoun Golark Golasmon Goldstun Golerk Goleson Gomegno Gonu Grall Grano Grantonu Granyonu Gravisun Grecham Gredyon Gredyun Greleon Greno Grentino Grenton Grenyon Greon Greonu Grequark Grevoton Guldston Guleon Guletun Higgsinu Higgson Honu Hotino Hoton Hottun Hotun Hotuno Hyon Hyonu Hype Hypino Hyun Ilarino Ilark Ilaron Ilaton Ilatrun Ilaxion Ilicphon Ilikton Iliktonu Ilium Iliun Inefirun Inentino Inon Ionu Ixcilide Ixciton Ixcotonu Laon Laonu Lark Lasmoun Latrun Lueball Luon Magno Magnon Magnu Mauark Mauaron Mauno Maunon Megno Mejurino Meleon Meleptun Merk Meron Meronun Mesmoun Milaon Mino Mion Mionu Mirmion Mirun Muonu Muonun Nacferk Nachark Nafergon Naferk Naferun Nantun Nanyon Nefirun Netun Neuton Neutrium Neutronu Neutton Neutun Niatino Niatomp Niaton Niatrino Niatrinu Niatron Nibelerk Nibusun Nitark Niun Nuneutun Onfleron Onon Osliptun Osonu Penton Penyun Perk Phoggson Phon Phonu Phonun Photerk Photitau Photomp Photrino Photun Phun Phutom Phuton Phutriun Phutron Phutrun Pino Pirmion Pirun Plarino Plark Plasmuon Platron Platrun Plectron Pleon Pleonu Pleptun Pletino Pliun Polaun Poldston Polektun Poleonu Polerk Poletino Poletron Poletun Pomagno Pomp Poson Posun Posutun Precherk Preqaerk Prevosun Prevotun Prino Prinon Pritrun Puldstau Pulektum Puleonun Puletino Puletun Pumquark Purenyon Pureon Pusun Qaenton Qaergium Qaermon Qaeroton Quaronu Saxino Saxionu Saxun Sexcotun Sexon Skyrmino Skyrmon Sleon Sleonu Slictrun Slirmoun Sliun Slodi Sluon Sluxoun Sneutron Sneuttun Sneutun Sniaton Sniatron Sniatrun Sniun Spar Spark Sparon Sparonon Spum Spusun Squarino Stantonu Stardyun Stea Steaerk Sterk Stino Stomp Stonu Stronu Strun Stun Tano Tantimp Tanton Tantonu Tanyun Taquark Taquaron Tark Tarmon Taualark Tauark Taun Tauno Taunu Teaell Teaenton Teaerk Teano Teantomp Teanyun Tecferk Tectron Tentea Tentun Tenu Tenyun Tequark Tequaron Terk Tetron Tetun Tetuno Tictron Tictrun Timp Timuon Tinfleon Tino Tinon Titonu Tonu Tonun Tumionun Upino Upirun Upqaerk Weylferk Wimuonu Winon Wintomau Womaun Womqaerk Wono Zonuclon

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Esiste una coscienza universale alla quale ci connettiamo

Alcuni scienziati affermano che la coscienza può connettersi con l'intero universo. Un recente esperimento suggerisce che il cervello non è troppo caldo o umido perché la coscienza possa esistere come un’onda quantistica che si collega al resto dell’universo. Quando si parla di coscienza, o mente, è vero che tutto suona un po' etereo. Sia che la intendiamo come qualcosa di creato nel nostro cervello in base al funzionamento dei nostri neuroni, sia la si concepisca come entità indipendentemente da noi, non esiste una spiegazione scientifica universalmente accettata per capire da dove provenga o dove viva. Tuttavia, nuove ricerche sulla fisica, l'anatomia e la geometria della coscienza hanno iniziato a scoprire la sua possibile forma. In altre parole, potremmo presto essere in grado di identificare una vera e propria architettura della coscienza. Il nuovo lavoro si basa su una teoria proposta per la prima volta dal fisico premio Nobel Roger Penrose e dall'anestesista Stuart Hameroff negli anni '90: la teoria della riduzione oggettiva orchestrata (Orch OR). In termini generali, essa afferma che la coscienza è un processo quantistico facilitato dai microtubuli delle cellule nervose del cervello. Penrose e Hameroff hanno suggerito che la coscienza sia un'onda quantistica che passa attraverso questi microtubuli. E che, come ogni onda quantistica, abbia proprietà come la superposizione (la capacità di essere in molti luoghi allo stesso tempo) e l'entanglement (la possibilità che due particelle molto distanti siano collegate).

Molti esperti hanno messo in dubbio la validità della teoria Orch OR. Questa è la storia degli scienziati che stanno lavorando per riportarla in auge. Attraverso l'universo Per spiegare la coscienza quantistica, Hameroff ha recentemente dichiarato al programma televisivo Closer To Truth che essa deve essere invariante rispetto alla scala, come un frattale. Un frattale è un modello infinito che può essere molto piccolo o molto grande e mantenere le stesse proprietà a qualsiasi scala. Gli stati normali di coscienza possono essere quelli che consideriamo ordinari: sapere di esistere, per esempio. Ma quando si ha uno stato di coscienza elevato, è perché si tratta di una coscienza di livello quantistico in grado di essere ovunque nello stesso momento, spiega l'esperto. Ciò significa che la coscienza può connettersi o intrecciarsi con particelle quantistiche al di fuori del cervello, teoricamente ovunque nell'universo. Altri scienziati hanno posto delle obiezioni per respingere questa teoria. Gli sforzi per ricreare la coerenza quantistica - mantenendo le particelle quantistiche come parte di un'onda piuttosto che scomposte in particelle discrete e misurabili - funzionavano solo in ambienti molto freddi e controllati. Se si tolgono le particelle quantistiche da quell'ambiente, l'onda si spezza, lasciando particelle isolate. Il cervello non è freddo e controllato, ma piuttosto caldo, umido e morbido. Pertanto, la coscienza non potrebbe rimanere in sovrapposizione nel cervello. Le particelle del cervello non potevano connettersi con l'universo. Ma poi sono arrivate le scoperte della biologia quantistica. Si è scoperto che gli esseri viventi utilizzano le proprietà quantistiche anche se non sono freddi e controllati.

La fotosintesi, ad esempio, permette alla pianta di immagazzinare l'energia di un fotone, o particella quantica di luce. La luce che colpisce la pianta provoca la formazione di un eccitone, che trasporta l'energia al centro di reazione della pianta, dove può essere immagazzinata. Per raggiungere il centro di reazione, però, deve attraversare le strutture della pianta, un po' come quando si attraversa un quartiere sconosciuto per andare dal dentista. Alla fine, l'eccitone deve arrivare a destinazione prima di bruciare tutta l'energia che trasporta. Per trovare il percorso giusto prima di esaurire l'energia della particella, gli scienziati dicono che l'eccitone usa la proprietà quantistica della sovrapposizione per provare tutti i percorsi possibili contemporaneamente. Nuove prove suggeriscono che i microtubuli nel nostro cervello potrebbero essere custodi di questa coerenza quantistica ancora meglio della clorofilla. Uno degli scienziati che ha lavorato con il team Orch OR, il fisico e professore di oncologia Jack Tuszynski, ha recentemente condotto un esperimento con un modello computazionale di microtubulo. Il suo team ha simulato di far brillare una luce su un microtubulo, come se un fotone inviasse un eccitone attraverso una struttura vegetale. Stavano verificando se il trasferimento di energia della luce nella struttura del microtubulo potesse rimanere coerente come avviene nelle cellule vegetali. L'idea era che se la luce durava abbastanza a lungo prima di essere emessa - era sufficiente una frazione di secondo - indicava una coerenza quantistica. In particolare, il team di Tuszynski ha simulato l'invio di fluorescenza di triptofano, ovvero fotoni di luce ultravioletta non visibili all'occhio umano, ai microtubuli. In una recente intervista, Tuszynski ha riferito che, in 22 esperimenti indipendenti, le eccitazioni del triptofano hanno creato reazioni quantistiche che sono durate fino a cinque nanosecondi. Si tratta di una durata migliaia di volte superiore a quella che ci si aspetterebbe dalla coerenza di un microtubulo. È anche più che sufficiente per svolgere le funzioni biologiche necessarie. "Siamo quindi certi che questo processo sia più duraturo nella tubulina che nella clorofilla". Il team ha pubblicato i suoi risultati sulla rivista ACS Central Science all'inizio di quest'anno. In breve, il cervello non è né troppo caldo né troppo umido perché la coscienza possa esistere come onda che si connette con l'universo. Tuszynski sottolinea che il suo team non è il solo a inviare la luce nei microtubuli. Un gruppo di professori della University of Central Florida ha illuminato i microtubuli con luce visibile. In questi esperimenti, dice Tuszynski, hanno osservato la riemissione di questa luce per centinaia di millisecondi o secondi. "È il tempo di risposta tipico dell'uomo a qualsiasi tipo di stimolo, visivo o sonoro", spiega. Dirigere la luce sui microtubuli e misurare il tempo che impiegano a emettere quella luce "è un indicatore indiretto della stabilità di alcuni stati quantistici postulati", spiega, "che è fondamentale per la teoria secondo cui questi microtubuli possono avere sovrapposizioni quantistiche coerenti che possono essere associate alla mente o alla coscienza". In breve, il cervello non è né troppo caldo né troppo umido perché la coscienza possa esistere come onda che si connette all'universo. Anche se la strada da percorrere per dimostrare la teoria di Orch OR è ancora lunga, si tratta di dati significativi e promettenti. Penrose e Hameroff continuano a spingersi oltre i limiti, collaborando con persone come il leader spirituale Deepak Chopra per esplorare le espressioni della coscienza nell'universo che potrebbero essere in grado di identificare in laboratorio nei loro esperimenti sui microtubuli. Questo genere di cose mette a disagio molti scienziati. Tuttavia, ci sono ricercatori che stanno esplorando come potrebbe essere l'architettura di una coscienza universale. Una di queste idee proviene dallo studio del clima. L'architettura della coscienza universale Il dottor Timothy Palmer è un fisico matematico di Oxford specializzato in caos e clima (è anche un grande ammiratore di Roger Penrose). Palmer ritiene che le leggi della fisica debbano essere fondamentalmente geometriche. La teoria degli insiemi invarianti è la sua spiegazione del funzionamento del mondo quantistico. Tra le altre cose, suggerisce che la coscienza quantistica sia il risultato di un universo che opera in uno "spazio di stato" di una particolare geometria frattale. È uno scioglilingua, ma in parole povere significa che siamo bloccati in una corsia o in un percorso di una forma frattale cosmica che è condivisa da altre realtà che sono anch'esse bloccate nelle loro traiettorie. Questa nozione compare nel capitolo finale del libro di Palmer, The Primacy of Doubt, How the Science of Uncertainty Can Help Us Understand Our Chaotic World. In esso suggerisce la possibilità che la nostra esperienza di libero arbitrio - di aver avuto la possibilità di scegliere la nostra vita, così come la nostra percezione che esiste una coscienza al di fuori di noi - sia il risultato della coscienza di altri universi che condividono il nostro spazio di stato. L'idea si basa su una speciale geometria chiamata Strange Attractor. Forse avrete sentito parlare dell'Effetto farfalla, l'idea che il battito d'ali di una farfalla in una parte del mondo possa influenzare un uragano in un'altra parte del mondo. In realtà il termine si riferisce a un concetto più complesso sviluppato dal matematico e meteorologo Edward Lorenz nel 1963. Lorenz cercava di semplificare le equazioni utilizzate per prevedere l'evoluzione di una determinata condizione meteorologica. Le ridusse a tre equazioni differenziali che potevano essere utilizzate per identificare lo "spazio di stato" di un particolare sistema meteorologico. Per esempio, se c'erano una data temperatura, una direzione del vento e un livello di umidità, cosa sarebbe successo dopo? Iniziò a tracciare la traiettoria dei sistemi meteorologici introducendo diverse condizioni iniziali nelle equazioni.

Ha scoperto che se le condizioni iniziali erano diverse anche solo di un centesimo di punto percentuale, se l'umidità era appena un po' più alta o la temperatura un pelo più bassa, le traiettorie - ciò che accadeva dopo - potevano essere molto diverse. Sul grafico, una traiettoria poteva partire in una direzione, formando anse e torsioni, apparentemente a caso, mentre un'altra avrebbe creato forme completamente diverse nella direzione opposta. Ma quando Lorenz iniziò a tracciarle, scoprì che molte traiettorie finivano per rientrare nei confini di una particolare forma geometrica nota come attrattore strano. Era come se le auto fossero su una pista: potevano andare in qualsiasi direzione, purché non facessero due volte la stessa strada e rimanessero sulla pista. La pista era l'attrattore di Lorentz a forma di farfalla. Palmer ritiene che il nostro universo possa essere solo una traiettoria, una macchina, in uno spazio di stato cosmologico come l'attrattore di Lorentz. Quando immaginiamo scenari "e se", in realtà stiamo ricevendo informazioni su versioni di noi stessi in altri universi che stanno navigando nello stesso strano attrattore: le "auto" di altri sulla pista, spiega Palmer. Questo spiega anche il nostro senso di coscienza, di libero arbitrio e di essere connessi a un universo più grande.

Rappresentazione artistica di un attrattore di Lorenz, che prende il nome da Edward Lorenz, che sviluppò un sistema di equazioni differenziali ordinarie. Nello specifico, l’attrattore di lorenz è un insieme di soluzioni caotiche del sistema di lorenz che, se rappresentato graficamente, ha l'aspetto di una farfalla o di un otto. minime variazioni nei valori iniziali delle variabili porterebbero a risultati molto divergenti. per indicare questo fenomeno di sensibilità alle condizioni iniziali, lorenz coniò il termine effetto farfalla. questo effetto è il meccanismo alla base del caos deterministico. "Almeno secondo la mia ipotesi, potrebbe essersi evoluto in sottoinsiemi frattali molto speciali di tutti gli stati concepibili nello spazio degli stati", spiega Palmer a Popular Mechanics. Se le sue idee sono corrette, dice, "allora dobbiamo guardare alla struttura dell'universo sulle sue scale più grandi, perché questi attrattori ci parlano davvero di una sorta di geometria olistica dell'universo". L'esperimento di Tuszynksi e la teoria di Palmer non ci dicono ancora cosa sia la coscienza, ma forse ci dicono dove vive, che tipo di struttura la ospita. Ciò significa che non è solo un concetto etereo e disincarnato. Se la coscienza è ospitata da qualche parte, anche se questo posto è uno spazio di stati complicato, possiamo trovarla. E questo è un inizio. Da: Popular Mechanics Read the full article