खनिज क्रस्ट प्रकाश से बिजली बनाते हैं

डेजर्ट वार्निश और करस्ट क्रस्ट फोटोएलेक्ट्रिक रूप से सक्रिय साबित होते हैं

डेजर्ट पेंट और अन्य धातु युक्त खनिज क्रस्ट सौर ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं - और इस तरह से भू-रासायनिक प्रतिक्रियाओं को चला सकते हैं। © अन्हुई लू और यान ली
जोर से पढ़ें

आश्चर्यचकित करने वाली खोज: रेगिस्तानी पेंट और करस्ट सतहों के गहरे क्रस्ट सूरज की रोशनी से बिजली पैदा करते हैं - इसलिए वे फोटोइलेक्ट्रिक जनरेटर हैं। विकिरण होने पर, ये खनिज क्रस्ट प्रकाश ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में बदलते हैं, शोधकर्ताओं ने पाया। हालांकि इलेक्ट्रॉनों की मात्रा एक बिजली का झटका पाने के लिए पर्याप्त नहीं है, यह हमारे ग्रह के लिए जैव-रासायनिक प्रतिक्रियाओं में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है, वैज्ञानिकों की रिपोर्ट।

सूर्य हमारे ग्रह पर सबसे महत्वपूर्ण ऊर्जा स्रोत है। उनका प्रकाश परमाणुओं को उत्तेजित करता है और रासायनिक प्रतिक्रियाओं को सेट करता है, लेकिन सबसे ऊपर यह प्रकाश संश्लेषण के लिए ईंधन की आपूर्ति करता है। यह यह जैविक प्रणाली है जो सूक्ष्मजीवों और पौधों को सूरज की रोशनी से ऊर्जा निकालने में सक्षम बनाती है और जिससे जैविक बायोमास बनता है। सौर से रासायनिक ऊर्जा में यह परिवर्तन सांसारिक खाद्य श्रृंखलाओं का आधार बनता है।

डेजर्ट पेंट: पत्थर एक चमकदार अंधेरे कोटिंग द्वारा कवर किया जाता है © मार्क मैराथन / सीसी-बाय-सा 4.0

एक प्रश्न, हालांकि, अब तक अनुत्तरित है: क्या प्रकाश की कटाई के लिए इन जैविक प्रणालियों के अलावा कोई गैर-वैज्ञानिक समकक्ष हैं? सैद्धांतिक रूप से, कुछ विशेष खनिज या अन्य भू-रासायनिक यौगिक हो सकते हैं जो सूर्य के प्रकाश के संपर्क में आने पर रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए ऊर्जा प्रदान करते हैं - उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रॉनों को जारी करके। बीजिंग विश्वविद्यालय और उसके सहयोगियों के अनहुई लू ने कहा, "लेकिन इस तरह की भूवैज्ञानिक कटाई प्रणाली के लिए कोई सबूत नहीं मिला।"

जगमगाहट में जगमगाहट और कर्स्ट क्रस्ट्स

अब शोधकर्ताओं ने इन भूवैज्ञानिक "प्रकाश ट्रांसड्यूसर" की खोज की है, these वे सूर्य के प्रकाश से बिजली उत्पन्न करते हैं। इसके बारे में आश्चर्यजनक बात: इस ऊर्जा परिवर्तन के अभिनेता न तो दुर्लभ हैं और न ही छिपे हुए हैं, लेकिन सभी आंखों के लिए खुले हैं। क्योंकि ये खनिज क्रस्ट और कोटिंग्स हैं जो हमारे ग्रह के कई परिदृश्यों को चिह्नित करते हैं। यह सीमा शुष्क मिट्टी में चट्टानों पर गहरे "रेगिस्तानी वार्निश" से लेकर कुछ मिट्टी के कणों के लाल रंग के कोटिंग्स तक केर्स्टिक चट्टानों पर ग्रे कोटिंग तक फैली हुई है।

यहाँ चाल: ये खनिज क्रस्ट अक्सर लोहे और मैंगनीज में विशेष रूप से समृद्ध होते हैं mineral इतना पहले से ही ज्ञात था। "गहरे मैंगनीज से भरपूर कोटिंग आमतौर पर चट्टानों के सूरज की ओर पाए जाते हैं, नीचे लोहे के यौगिक होते हैं, " शोधकर्ताओं ने समझाया। इन खनिज क्रस्टों में मुख्य रूप से धात्विक ऑक्सीहाइड्रॉक्साइड और आक्साइड होते हैं। हालांकि, विशेष रूप से मैंगनीज ऑक्साइड तकनीकी प्रणालियों में फोटोकेमिकल प्रतिक्रियाओं के लिए कुशल उत्प्रेरक साबित हुए हैं। प्रदर्शन

विकिरण के दौरान वर्तमान प्रवाह

यह रेगिस्तान वार्निश और कार्स्ट के खनिज क्रस्ट्स के साथ मामला होना चाहिए? इसका परीक्षण करने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक साधारण परीक्षण किया: रॉक परीक्षणों में, उन्होंने रेगिस्तान वार्निश पर सोने के दो माप वाले इलेक्ट्रॉनों को रखा और या तो मैंगनीज-समृद्ध परत या लोहे से समृद्ध परत को लेजर दालों के साथ विकिरणित किया। तुलना के लिए, उन्होंने रेगिस्तान की वार्निश के बिना बिखरे हुए रॉक सतहों पर भी समान माप किए।

लेजर विकिरण पर इन-सीटू मापने की प्रणाली (शीर्ष) और मैंगनीज युक्त रेगिस्तान लाह की प्रतिक्रिया। लू एट अल। / PNAS

आश्चर्यजनक परिणाम: रेगिस्तान वार्निश ने इलेक्ट्रॉनों की रिहाई के साथ विकिरण के लिए प्रतिक्रिया की। जब भी प्रकाश चालू होता था, इलेक्ट्रोडों ने एक बढ़ा हुआ प्रवाह दर्ज किया। जब लेजर बंद था, तो वर्तमान में बेसलाइन में गिरा, शोधकर्ताओं की रिपोर्ट। उन्होंने कार्स्टिक कोटिंग्स और कुछ मिट्टी के प्रकारों के स्थानीय कोटिंग के साथ परीक्षणों में समान परिणाम देखे। दूसरी ओर, बेडरेक ने विकिरण के दौरान कोई करंट उत्पन्न नहीं किया।

लू और उनकी टीम ने कहा, "फोटोक्रेक्ट ने लेज़र पावर के साथ एक रैखिक संबंध दिखाया है। यह फोटॉन-टू-इलेक्ट्रॉन रूपांतरण की निरंतर दक्षता दर्शाता है।" लौह-समृद्ध क्रस्ट्स के लिए फोटोरिसेप्सन दो मिलियन एम्पीयर प्रति वाट था, और मैंगनीज-समृद्ध क्रस्ट्स के लिए 1.7 गुना अधिक था।

प्राकृतिक फोटोइलेक्ट्रिक जनरेटर

लू और उनकी टीम का कहना है, "यह है कि ये खनिज कोटिंग्स प्राकृतिक फोटोइलेक्ट्रिक जनरेटर की तरह व्यवहार करते हैं।" राल वार्निश और सह इसलिए सूर्य के प्रकाश को विद्युत ऊर्जा में बदल सकते हैं। माप के अनुसार, गहन सूर्य के प्रकाश में रेगिस्तान वर्ग के एक वर्ग मीटर प्रति सेकंड औसत 22.3 क्वाड्रिलियन प्रकाश-प्रेरित इलेक्ट्रॉनों को जारी कर सकते हैं। "ये photoelectrons विशिष्ट बैक्टीरिया के लिए बाह्य ऊर्जा का एक महत्वपूर्ण स्रोत हो सकता है, " शोधकर्ताओं का कहना है।

लू और उनकी टीम ने जोर देकर कहा कि इन खनिज परतों से आच्छादित विशाल भू-क्षेत्रों को देखते हुए, फोटोइलेक्ट्रॉनों का उत्पादन नगण्य है। "सूरज की रोशनी के लिए इन खनिज क्रस्ट्स की प्रतिक्रिया इसलिए पृथ्वी की सतह की जैव-रासायनिक प्रक्रियाओं में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकती है।" (प्रोसीडिंग्स ऑफ द नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज, 2019: doi: 10.1073 / pnas .902473116)

स्रोत: राष्ट्रीय विज्ञान अकादमी की कार्यवाही

- नादजा पोडब्रगर