نور به تنهایی بدون حضور گرما می‌تواند آب را تبخیر کند!
نتیجه شگفت‌انگیز یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که آب بدون گرما و فقط با نور می‌تواند تبخیر شود و حتی این کار را با کارایی بیشتری انجام می‌دهد.
برخلاف آنچه که همه ما در کلاس علوم دبستان یاد گرفتیم، اکنون معلوم شده که ممکن است گرما برای تبخیر آب لازم نباشد.
دانشمندان موسسه فناوری ماساچوست(MIT) به کشف شگفت انگیزی دست یافته‌اند که نشان می‌دهد نور به تنهایی می‌تواند آب را تبخیر کند و حتی از وجود گرما در این فرآیند، کارآمدتر است. این یافته می‌تواند درک ما از پدیده‌های طبیعی را بهبود بخشد یا سیستم‌های نمک‌زدایی را تقویت کند.
تبخیر زمانی اتفاق می‌افتد که مولکول‌های آب در نزدیکی سطح مایع، انرژی کافی را جذب می‌کنند تا به صورت گاز(بخار آب) به هوا فرار کنند. به طور کلی، گرما منبع انرژی است و در مورد چرخه آب زمین، این گرما در درجه اول از نور خورشید می‌آید.
اما در چند سال اخیر، گروه‌های مختلف دانشمندان متوجه اختلافاتی در آزمایش‌های خود در مورد آب موجود در هیدروژل‌ها شده‌اند. به نظر می‌رسد که آب نسبت به میزان گرمایی که در معرض آن قرار می‌گیرد، با سرعتی بسیار بالاتر تبخیر می‌شود که گاهی اوقات بیشینه سرعت از لحاظ نظری را سه برابر می‌کند.
بنابراین دانشمندان MIT برای این مطالعه جدید، شروع به تحقیق در مورد آنچه ممکن است رخ دهد، کردند. آنها پس از چند آزمایش اساسی مشکوک شدند که نور خود به تنهایی موجب تبخیر اضافی می‌شود. این ایده تعجب آور است، زیرا آب واقعاً نور را جذب نمی‌کند، بنابراین اگر آب تمیز باشد می‌توانید در صورت تابش نور به آن، تا عمق مناسبی از آن را دید.
دانشمندان برای بررسی واقعی فرضیه خود، یک نمونه هیدروژل را در یک ظرف قرار دادند و آن را به ترتیب در معرض طول موج‌های مختلف نور قرار دادند و مقدار جرمی را که در طول زمان در اثر تبخیر از دست داد، اندازه گرفتند. این آزمایش به دقت کنترل می‌شد و طوری محافظت می‌شد که از وارد شدن هرگونه گرما به سیستم و به هم ریختن نتایج جلوگیری شود.
در نهایت مشاهده شد که آب با سرعتی بسیار بالاتر از آنچه «حد حرارتی» اجازه می‌دهد، در حال تبخیر بود. به نظر می‌رسید درجه تبخیر بر اساس طول موج نور متفاوت است و در طول موج نور سبز به اوج می‌رسد. این وابستگی به رنگ شواهدی را اضافه می‌کند که نشان می‌دهد به گرما مربوط نیست.
سپس پژوهشگران این آزمایش را در تاریکی تکرار کردند و با استفاده از الکتریسیته، همان مقدار گرمایی را به هیدروژل اعمال کردند که در آزمایش نور انجام شد. در نهایت دیده شد که میزان تبخیر آب به خوبی در محدوده حرارتی باقی ماند و آب بسیار کمتر از میزانی که با قرار گرفتن در معرض نور تبخیر شد، بخار شد.
پژوهشگران این پدیده جدید را «اثر فوتومولکولی»(photomolecular effect) نامیدند و فرض کردند که فوتون‌های نور می‌توانند به طور بالقوه خوشه‌هایی از مولکول‌های آب را در نزدیکی سطح مایع جدا کنند.
در حالی که تاکنون فقط تحت شرایط آزمایشگاهی با دقت کنترل شده مشاهده شده است، پژوهشگران می‌گویند که ممکن است در طبیعت نیز مانند ابرها یا روی سطح دریا این اتفاق رخ دهد. اگرچه در این شرایط گرما هنوز هم احتمالا بیشتر کار را انجام می‌دهد.
این گروه همچنین پیشنهاد می‌کند که اثر فوتومولکولی می‌تواند به طور بالقوه برای بهبود کارایی سیستم‌هایی مانند نمک‌زدایی یا خنک کننده تبخیری مورد استفاده قرار گیرد.
پژوهشگران برای مطالعه استفاده از این اثر در نمک‌زدایی با انرژی خورشیدی کمک مالی دریافت کرده‌اند. آنها تخمین می‌زنند که این اثر می‌تواند کارایی این سیستم‌ها را سه یا چهار برابر افزایش دهد.
آنها همچنین بودجه‌ای برای بررسی اینکه آیا این اثر می‌تواند مدل‌های آب و هوایی را برهم بزند، در اختیار دارند.
این پژوهش در مجله PNAS منتشر شده است.
