Surprinzător, „efectul fotomolecular”, descoperit de cercetătorii MIT, ar putea afecta modelările matematice ale schimbărilor climatice și ar putea duce la îmbunătățirea proceselor de desalinizare și uscare.
Cercetătorii de la MIT au descoperit un nou fenomen: că lumina poate provoca evaporarea apei de la suprafața sa fără a fi nevoie de căldură. În imagine este un dispozitiv de laborator conceput pentru a măsura „efectul fotomolecular”, folosind fascicule laser. Autorii cercetărilor spun că studiul lor, care a fost publicat în Proceedings of the National Academy of Scienceshttps://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2320844121 sugerează că efectul fotomolecular are loc pe scară largă în natură, de la nori la ceață, ocean la suprafața solului și transpirația plantelor. „Cred că acest lucru are o mulțime de aplicații”, spune Gang Chen, coautor al studiului. El mai adaugă că: ”Deoarece efectul este atât de nou și neașteptat, acest fenomen ar trebui să fie foarte general, iar experimentul nostru este doar începutul”.
Evapoarea apei este un proces fundamental, pe care îl întâlnim peste tot, de la suprafața apelor la dispariția ceței sub acțiunea Soarelui și la uscarea rufelor. Într-o serie de experimente extrem de precise, o echipă de cercetători de la MIT a demonstrat că nu căldura este singura care produce evaporarea apei. Lumina, lovind suprafața apei pe zona de contact dintre aer și apă, poate desprinde moleculele de apă și le poate ridica în aer, provocând evaporarea în absența oricărei surse de căldură.
Noua descoperire uimitoare ar putea avea o gamă largă de implicații. Ar putea ajuta la explicarea modului în care lumina Soarelui afectează norii și, prin urmare, afectează calculele efectelor schimbărilor climatice. De asemenea, ar putea duce la noi moduri de proiectare a proceselor industriale, cum ar fi desalinizarea apei cu ajutorul energiei solare sau uscarea materialelor.
Noua lucrare se bazează pe cercetările anunțate anul trecut, care au descris acest nou „efect fotomolecular”, dar numai în condiții foarte specializate: pe suprafața hidrogelurilor, special preparate, înmuiate cu apă. În noul studiu, cercetătorii demonstrează că hidrogelul nu este necesar pentru proces; apare la orice suprafață a apei expusă la lumină, fie că este o suprafață plană precum un luciu de apă sau o suprafață curbată ca o picătură de apă dintr-un nor. Deoarece efectul a fost atât de neașteptat, echipa a lucrat pentru a-și dovedi existența cu cât mai multe dovezi diferite. În acest studiu, ei raportează 14 tipuri de teste diferite și măsurătorile pe care le-au efectuat pentru a stabili că apa se evapora într-adevăr – adică moleculele de apă erau smulse de la suprafața apei și s-au ridicat în aer – numai datorită luminii, nu și a căldurii, care s-a presupus mult timp a fi singurul mecanism implicat.
Un indicator cheie, care a apărut în mod constant în patru tipuri diferite de experimente în condiții diferite, a fost că, pe măsură ce apa a început să se evapore dintr-un recipient de testare sub lumină vizibilă, temperatura aerului măsurată deasupra suprafeței apei s-a micșorat și apoi sa rămas constantă, arătând astfel că energia termică nu a fost forța motrice din spatele efectului.
Altă serie de indicatorii cheie care au apărut au inclus modul în care efectul de evaporare a variat în funcție de unghiul de incidență luminii, culoarea luminii și polarizarea acesteia. Efectul este cel mai puternic atunci când lumina lovește suprafața apei la un unghi de 45 de grade. De asemenea, este cel mai puternic cu un anumit tip de polarizare, numită polarizare magnetică transversală. Și viteza de evaporare este mai mare în lumină verde – care, în mod ciudat, este culoarea pentru care apa este cea mai transparentă și astfel interacționează cel mai puțin.
Chen și cercetătorii săi au propus un mecanism fizic care poate explica unghiul și dependența de polarizare a efectului, arătând că fotonii luminii pot conferi o forță netă moleculelor de apă de la suprafața apei, care este suficientă pentru a le scăpa de la suprafața apei. corp de apa. Dar încă nu pot explica dependența de culoare, despre care spun că va necesita studii suplimentare.
Descoperirea ar putea rezolva și un mister vechi de 80 de ani din meteorologie. Măsurătorile modului în care norii absorb lumina Soarelui au arătat adesea că aceștia absorb mai multă lumină solară decât o impun legile fizicii convențională. Evaporarea suplimentară cauzată de acest efect ar putea explica discrepanța de lungă durată, care a fost subiect de dispută, deoarece astfel de măsurători sunt dificil de realizat.
