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
Liito-oravan koko perimä kartoitettu ensimmäistä kertaa – tehostaa suojelua20.11.2025 13:15:00 EET | Tiedote
Oulun yliopiston tutkijat ovat ensimmäistä kertaa kartoittaneet liito-oravan koko genomin. Vertailugenomin kartoitus tarjoaa tärkeän pohjan tuleville tutkimuksille.
Puettava terveysteknologia tuo tutkimukset lähemmäs ihmistä20.11.2025 06:56:00 EET | Tiedote
Oulun yliopistossa tutkitaan uusia tapoja hyödyntää mikroaaltotekniikkaa terveyden tilan seurannassa ja arvioinnissa. Realistisilla malleilla tehtyjen kokeiden tulokset ovat lupaavia. Rintasyövän havaitsevat liivit, veritulpan tunnistavat säärystimet ja sädehoidon vaikutusta seuraava kypärä ovat esimakua siitä, millaista tulevaisuuden terveydenhuolto voi olla.
Uutta tutkimusta metallin väsymisestä – fysiikkapohjaiset mallit tuovat turvaa ja kilpailuetua20.11.2025 05:55:00 EET | Tiedote
Metallien väsymisvauriot aiheuttavat edelleen suurimman osan koneiden ja rakenteiden rakenteellisista vaurioista, vaikka väsymistieteen historia ulottuu yli sadan vuoden taakse. Kimmo Kärkkäinen tuo Oulun yliopiston väitöstutkimuksessaan esiin, että ilmiön tarkempi ennustaminen on välttämätöntä ja vaatii taustalla olevan fysiikan ymmärtämistä ja mallintamista. Hänen työnsä yhdistää materiaalitieteen, murtumismekaniikan ja klassisen väsymisen tieteet, ja se herättää kiinnostusta myös teollisuudessa.
Tulevaisuuden ledilamppu sekä valaisee että siirtää tietoa19.11.2025 06:42:00 EET | Tiedote
Oulun yliopiston tutkijoiden visioissa valo tekee paljon muutakin kuin valaisee. Valo tarjoaa uudenlaisen tavan siirtää tietoa turvallisesti ja tehokkaasti sekä kerätä käyttöenergiaa älykkäille laitteille.
Väitös: Luoteis-Lapissa sydäntautien riskitekijät vähenivät, mutta lihavuus ja tyypin 2 diabetes yleistyivät 31 seurantavuoden aikana17.11.2025 06:50:00 EET | Tiedote
Tutkimuksen mukaan luoteislappilaisten terveys on Lapin kärkitasoa. Lääkäri Yrjö Perkkiön Oulun yliopistoon tekemä väitöskirja ”Terveyden tekijät Luoteis-Lapissa” tarkastetaan lauantaina 22. marraskuuta kello 13 Muoniossa, Hotelli Oloksen auditoriossa. Väitöskirja tarjoaa arvokasta tietoa subarktisen alueen aikuisväestön terveydentilan ja hyvinvoinnin muutoksista ja ainutlaatuisen pitkittäisnäkökulman suomalaisten terveyteen ja hyvinvointiin. Kolarista kotoisin oleva Perkkiö työskenteli koko lääkärinuransa Muonio–Enontekiön terveyskeskuksessa. Hän aloitti virassaan vuonna 1977 ja jäi eläkkeelle vuonna 2019.
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