Aurinkoenergiaa talteen perhosen siivellä
Perhosten väri on yleensä seurausta siipien rakenteesta, kun erilaiset rakenteet taittavat luonnonvaloa eri tavalla. Toisaalta musta väri vangitsee auringonvaloa perhosen siipisuomuihin. Perhosten tiedetään jopa jäädyttyään sulattavan itsensä nopeasti muuntamalla auringonvaloa lämmöksi mustien siipisuomujen avulla. Tämän luonnollisen valon talteenottoprosessin innoittamina NANOMO:n tutkijat tarkastelivat erilaisten perhosten mustien siipisuomujen nanorakenteita ja määrittivät niiden valonsidontakyvyn piipohjaisiin aurinkokennoihin sijoitettuna.
Silmämääräisesti katsottuna samanlaiset tummat perhosen siipisuomut voivat lajista riippuen koostua erilaisista nanorakenteista. Ornithoptera priamus -perhosen siipisuomut koostuvat yhdensuuntaisista harjanteiden ympäröimistä V:n muotoisista urista, joita yhdistävät ohuet kerrokset. Kolmen muun lajin, Tirumala limniace, Graphium doson ja Papilio protenor cramer, suomurakenteet koostuvat pyöreistä harjanteista, joiden välissä on yhden, kahden tai kolmen reiän muodostama rivi. Vastaavasti valon heijastuminen mustista suomuista vaihtelee. Vähiten valoa, 1–5 prosenttia näkyvästä valosta, heijastaa Ornithoptera priamusin siipi.
Samanlaisia rakenteita voidaan käyttää estämään heijastuksia ja niistä aiheutuvia tehohäviöitä piipohjaisissa aurinkokennoissa. Tutkimuksen tietokonesimulaatiot osoittivat, että pinnasta tapahtuva takaisinsironta vähenee huomattavasti sijoittamalla perhosen siipiä imitoiva nanorakenne piistä valmistetun aurinkopaneelin pinnalle.
Eniten heijastusta vähensi Ornithoptera priamus -perhosen siipirakenne. Heijastus pieneni viiteen prosenttiin, kun taas pinnoittamaton piipaneeli heijastaa 35 prosenttia siihen osuvasta valosta. Tämän seurauksena kennosta saatava maksimivirta kasvoi 66 prosentilla. Tutkijat ovat myös kehittäneet tavan toteuttaa tällainen kenno käytännössä.
Nämä viimeisimmät tutkimustulokset ovat jatkoa NANOMO-tutkimusyksikön biomimiikkatutkimukselle. Yksikkö on tehnyt uraauurtavaa työtä fysiikan peruskäsitteiden soveltamisessa fotoniikkaan ja aurinkoenergian keräämiseen. Yksikkö sai hiljattain BusinessFinlandin TUTLI-rajoituksen bioniikkaan perustuvien pintarakenteiden laajentamiseksi teolliseen mittakaavaan. Uusin tutkimus julkaistaan kansainvälisessä Solar Energy-lehdessä 1.7.2020 ja tutkimusartikkeli on jo luettavissa verkossa.
Piipohjaisten aurinkokennojen markkinat ovat valtavat. Perhosen siivellä on mahdollista päästä pitkälle uusiutuvan energian tuotannossa.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Associate Professor Wei Cao, Oulun yliopisto, NANOMO-tutkimusyksikkö, puh. 0400 897982, sähköposti: Wei.Cao@oulu.fi
Professori Marko Huttula, Oulun yliopisto, NANOMO-tutkimusyksikkö, puh. 0400 566 218, sähköposti: Marko.Huttula@oulu.fi
Viestintäasiantuntija Tiina Pistokoski, Oulun yliopisto, puh. 040 7161 387, sähköposti: Tiina.Pistokoski@oulu.fi
Kuvat
Linkit
Tietoja julkaisijasta
Oulun yliopisto on monitieteinen, kansainvälisesti toimiva tiedeyliopisto. Tuotamme uutta tietoa ja ratkaisuja kestävämmän tulevaisuuden rakentamiseksi sekä koulutamme osaajia muuttuvaan maailmaan. Tärkeimmissä yliopistovertailuissa Oulun yliopisto sijoittuu kolmen prosentin kärkeen maailman yliopistojen joukossa. Meitä yliopistolaisia on noin 17 000.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Oulun yliopisto
Oulun yliopistossa kehitetään geeniterapiaa, joka voi estää keskosten yleisimmän silmäsairauden18.12.2025 06:45:00 EET | Tiedote
Oulun yliopistossa kehitetään uutta geeniterapiaa, joka voisi ennaltaehkäistä keskosvauvojen yleisimmän silmäsairauden, retinopatian, kehittymisen. Sairaus voi johtaa vakavaan näkövammaan tai sokeutumiseen.
Aistiyliherkkyys voi olla varhainen merkki lapsen kehityksen muista haasteista17.12.2025 06:54:00 EET | Tiedote
Aistiyliherkkyydet liitetään yleensä autismikirjoon ja yhä useammin myös ADHD:hen. Oulun yliopiston tuore tutkimus osoittaa, että aistiyliherkkyydet liittyvät huomattavasti laajempaan joukkoon neurokehityksellisiä haasteita.
Onko lapsellasi seurustelukumppani, joka onkin tekoäly? – Vanhemmat ja opettajat yllättyivät varhaisteinien ahkerasta tekoälyn käytöstä16.12.2025 06:42:00 EET | Tiedote
10–12-vuotiaat lapset hyödyntävät tekoälyä monipuolisesti oppimisen tukena ja tiedonhaussa ja muodostavat sen kanssa jopa vahvoja ystävyyssuhteita. Oulun yliopiston tutkijoiden mukaan vanhemmille ja opettajille oli yllätys, että lapset keskustelevat ahkerasti tekoälyn kanssa.
Sammal ja kumppanit tarjoavat lupaavan ratkaisun metallien puhdistamiseen kaivos- ja metsätalousvesistä15.12.2025 06:31:00 EET | Tiedote
Sammaleen salaisuus vedenpuhdistajana avautuu tuoreessa tutkimuksessa. Tulokset tarkentavat miten ja minkä kumppanien kanssa sammaleet voivat poistaa vesistä metalleja. Lupaavat tehosammaleet löydettiin vanhojen kaivosten metallipitoisista vesistä, joissa vain harvat kasvit selviävät. Sammalten tehoa testataan jatkossa myös raudan ruskistamissa metsäojissa.
Oulun yliopiston kiertotaloustutkimus edesauttoi 13 miljoonan euron teollisen investoinnin syntyä11.12.2025 07:27:00 EET | Tiedote
Oulun yliopiston tutkimus on auttanut merkittävää teollista investointia, kun Saint-Gobain avasi uuden laitoksen Raaheen. Kokonaisinvestoinnin arvo on 13 miljoonaa euroa. Laitos hyödyntää raaka-aineenaan SSAB:n terästehtaalla prosessissa muodostuvaa senkkakuonaa.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme