Способ выращивания зубчиков у улитки поможет создать более эффективные солнечные элементы

Недавнее исследование, проведенное в Калифорнийском университете в Риверсайде, показало, что природная способность морских улиток выращивать роговидные зубчики, может быть применена к солнечной энергетике для создания более эффективных солнечных элементов, а также в машиностроительной промышленности – для разработки более износоустойчивых литиево-ионных батарей.

Как известно, хитоны – простейшие из семейства морских моллюсков – используют специальный орган, называемый грубая радула, с помощью которого они собирают и измельчают водоросли, растущие на подводных скалах. Этот орган состоит из зубчиков магнетита, наслоенных друг на друга в виде конвейера. По мнению Дэвида Кисайлуса, доцента кафедры химической и экологической инженерии в Калифорнийского университета, имитируя этот естественный процесс биоминерализации, ученые смогут разработать новые технологии управляемого роста полезных ископаемых, которые можно использовать в солнечных элементах. Кроме того, новая технология позволит изготавливать более прочные и устойчивые к истиранию, ударам и другим механическим воздействиям материалы.

Кисайлус начал исследовать улитки хитоны пять лет назад, с акцентом на изучение формирования роговидных зубчиков. Эти зубчики сделаны из магнетита – самого твердого минерала на Земле, обладающего магнитными свойствами. Оказалось, что процесс минерализации зубчиков происходит в три этапа: сначала кристаллы ферригидрита зарождаются на органическом шаблоне, затем эти наночастицы преобразуются в магнетит и начинают расти вдоль органических волокон, составляющих основу радулы.

Но самым интересным является тот факт, что этот процесс происходит при комнатной температуре и экологически безопасных условиях. По словам Кисайлуса, эта особенность делает его привлекательным для использования в аналогичных, более экономически рентабельных технологиях производства наноматериалов.

Как отмечает исследователь, искусственный процесс биоминерализации позволит контролировать размер кристаллов, форму и ориентацию наноматериалов, которые будут способны захватить большее количество солнечного света, что будет способствовать увеличению эффективности солнечных элементов. Та же самая технология, примененная к производству литиево-ионных аккумуляторов, могла бы значительно сократить количество времени, необходимое для подзарядки.