A napfényt a jövő elsődleges megújuló energiaforrásaként tartják számon, amelynek egyik közvetlen felhasználási formája a fotokatalízis. Ennek során a napenergiát közvetlenül hasznosítják kémiai folyamatok előidézésére, ami sokkal hatékonyabb, mintha előbb elektromos energiává alakítanák - például napelemek segítségével -, majd az így nyert energiát használnák fel a kémiai folyamatokban. Egyes félvezető anyagok, mint például a cink-oxid (ZnO) és a titán-dioxid (TiO2) képesek ilyen kémiai változásokat előidézni. Elnyelik a rájuk eső fényt, és ezzel olyan gerjesztések keletkeznek bennük, amelyek a különféle, vízben oldott nemkívánatos anyagokban - például festékekben, gyógyszermaradványokban, mikroműanyagokban - kémiai változásokat idéznek elő, ezzel csökkentve azok káros hatásait - olvasható az ELKH közleményében.

Ez most komoly? Nem is gondolnád, mire cserélnék a műanyag csomagolásokat

Speciális növényi bevonattal helyettesítenék a zöldségek műanyag-csomagolását.

Tulajdonságaik révén sajnos mind a cink-oxid, mind a titán-dioxid leginkább az ultraibolya fényt tudják hasznosítani fotokatalízis céljára, ami jelentősen bonyolítja és költségessé teszi felhasználásukat a vízkezelésben. Igen előnyös lenne, ha fokozni lehetne fotokatalitikus aktivitásukat a látható fény tartományában, hiszen akkor számos átlátszó műanyag és az üveg is használhatóvá válna, így olcsóbb lenne alkalmazásuk. Ennek egyik lehetséges módja a tudomány által fotonikus kristályokként ismert, a fény terjedését befolyásolni képes különleges nanoszerkezetek használata. A fotonikus kristályok két fényáteresztő, de optikai tulajdonságaikban jelentősen eltérő anyagból felépülő nanokompozitok, amelyekben az egyes alkotó anyagok elhelyezkedése szabályosan, a fény hullámhosszával összemérhető skálán váltakozik a térben. Emiatt adott hullámhosszúságú fény nem képes a fotonikus nanoarchitektúrákban terjedni, és visszaverődik azok felszínéről.

Tényleg mérgező az esővíz? Megdöbbentő tanulmány látott napvilágot

Az "örök vegyszerek" szintje a csapadékban meghaladja a biztonságos szintet.

Ilyen nanokompozitok mesterséges előállítása ugyan lehetséges, azonban drága és időigényes, képzett szakembereket igényel, és káros anyagok alkalmazására is szükség lehet. Ezeket a nanoszerkezeteket ugyanakkor sok millió évvel ezelőtt már a biológiai evolúció is „felfedezte”. Például számos lepkefaj hímjeinek szárnyain előfordulnak fotonikus kristály jellegű - kitinből és levegőből felépülő - nanoarchitektúrák, amelyek a lepkék szexuális kommunikációjában játszanak meghatározó szerepet. A lepkék hernyói növényevők, sok esetben a mezőgazdaságban termesztett növények leveleivel táplálkoznak. Az EK kutatói közönséges vagy Ikarusz boglárka lepkéket (Polyommatus icarus) tenyésztenek, amelyek lehetővé teszik fotonikus nanoarchitektúrák környezetkímélő és olcsó előállítását. A laboratóriumi körülmények között nevelt lepkék esetében egyetlen szaporodó párnak hat-hétszász utódja is lehet

A nanoszerkezet egyik összetevője a levegő, ezért a lepkék szárnyain előforduló fotonikus nanoarchitektúrák fajlagos felszíne igen nagy. Mivel a folyadék és a szilárd anyag kölcsönhatása így sokkal nagyobb felületen érvényesül, mint egy sík anyagon - például üvegen -, ez további előnyökkel jár. Modern anyagtudományi eljárásokkal, például atomi rétegleválasztással (Atomic Layer Deposition, ALD) lehetséges a kitinalapú fotonikus nanoarchitektúra konformális beborítása néhány nanométer vastagságú cink-oxid réteggel, mely réteg vastagságának változtatásával a visszavert fény színe is hangolható.

Áttörést értek el a magyar kutatók: ez lehet a megoldás az aszály ellen a földeken

Országosan is használják az SZTE által kidolgozott aszálykutatási eljárást.

A kísérletekhez a kutatók különböző fajoktól származó, néhány nanométer vastagságú cink-oxid réteggel borított lepkeszárnyakat alkalmaztak. Kimutatták, hogy a fotokatalitikus hatás annál jobban fokozódik, minél nagyobb az átfedés a látható fény tartományában a cink-oxiddal borított lepkeszárny fényvisszaverése és a tesztanyagként alkalmazott, vízben oldott rodamin B festék fényelnyelése között. Ezzel igazolták, hogy a megfelelően nanostrukturált cink-oxid a látható tartományban is rendelkezik fotokatalitikus hatással, továbbá hogy ennek nagysága a fotonikus nanoarchitektúra jellegű biológiai szubsztrát optikai jellemzőinek változtatásával hangolható. A kutatás az EK 139/2021 számú kiemelt költségvetési projektje, valamint az Innovációs és Technológiai Minisztérium TKP2021-NKTA-05 projektje keretében valósult meg.