Новый процесс может сократить энергетические потребности в удобрениях на основе азота

Синтетические удобрения на основе азота составляют основу мирового продовольственного снабжения, но его производство требует огромного количества энергии. Ученые Принстонского университета разработали метод, который может резко сократить энергию, необходимую при использовании солнечного света в процессе производства.



Исследовательская группа под руководством Эмили Картер, декана инженерного дела Принстона и профессора Герхарда Р. Андлинджера по энергетике и окружающей среде, выяснила, можно ли использовать свет для ослабления связи в молекуле атмосферного азота. Это позволит производителям радикально сократить энергию, необходимую для разделения азота на использование в удобрениях и широкий спектр других продуктов.

Исследователи были заинтересованы в использовании уникального поведения света при взаимодействии с металлическими наноструктурами, меньшими одной длины волны света. Среди других эффектов явление, называемое поверхностным плазмонным резонансом, может концентрировать свет и усиливать электрические поля.

Ученые Принстона использовали компьютерную модель для моделирования поведения света в крошечных структурах из золота и молибдена. Золото является одним из классов металлов, включая медь и алюминий, которые могут быть сформированы для получения поверхностных плазмонных резонансов. Исследователи добавили на поверхность молибден, представляющий собой металл, который может разделить молекулы азота. Концентрированная световая энергия эффективно повышает способность молибдена вытягивать два атома азота.

Расчеты исследователей показывают, что метод плазмонного резонанса должен быть способен существенно снизить энергию, необходимую для взлома молекул атмосферного азота.