به گزارش سایت توژال، محیط فضا خشن و پر از تشعشعات شدید است. دانشمندانی که فضاپیماها و ماهواره ها را طراحی می کنند به موادی نیاز دارند که بتوانند این شرایط را تحمل کنند.

به گزارش اسپیس، در مقاله ای که در ژانویه 2024 منتشر شد، محققان یک ماده نیمه هادی نسل بعدی به نام پروسکایت متال هالید را نشان دادند که در واقع می تواند خود را از آسیب تشعشع التیام بخشد.

پروسکایت های متال هالید گروهی از مواد هستند که در سال 1839 کشف شدند و به وفور در پوسته زمین یافت می شوند. آنها نور خورشید را جذب می کنند و به طور موثر آن را به الکتریسیته تبدیل می کنند و آنها را به گزینه ای مناسب برای پانل های خورشیدی فضایی تبدیل می کنند که می توانند ماهواره ها یا زیستگاه های فضایی آینده را تامین کنند.

محققان پروسکایت ها را به جوهر تبدیل می کنند، سپس جوهرها را روی صفحه های شیشه ای یا پلاستیکی می پوشانند و دستگاه هایی با لایه نازک سبک و انعطاف پذیر ایجاد می کنند.

با کمال تعجب، این سلول های خورشیدی لایه نازک مانند سلول های خورشیدی سیلیکونی معمولی در آزمایشگاه عملکرد خوبی دارند، در حالی که حدود 100 برابر نازک تر از سلول های خورشیدی معمولی هستند.

اما اگر این فیلم ها در معرض رطوبت یا اکسیژن قرار گیرند، ممکن است تخریب شوند. محققان و صنعت در حال حاضر برای حل این مشکلات تلاش می کنند.

برای آزمایش اینکه چقدر در فضا زنده می ماند، محققان یک آزمایش تشعشع انجام دادند. آنها سلول های خورشیدی پروسکایت را در معرض پروتون های کم و پرانرژی قرار دادند و یک ویژگی منحصر به فرد جدید را کشف کردند.

پروتون‌های پرانرژی آسیب‌های ناشی از پروتون‌های کم‌انرژی را التیام بخشیدند و به دستگاه اجازه دادند تا بهبود یابد و به کار خود ادامه دهد. سیستم های نیمه هادی معمولی مورد استفاده در الکترونیک فضایی این پیشرفت را نشان نمی دهند.

محققان از این نتیجه شگفت زده شدند. قابل توجه بود که چگونه ماده ای که در معرض اکسیژن و رطوبت تجزیه می شود، نه تنها در برابر تشعشعات شدید فضا مقاومت می کند، بلکه در محیطی که نیمه هادی های سیلیکونی سنتی را از بین می برد، بازیابی می شود.

چرا این نتیجه مهم است؟

دانشمندان انتظار دارند در ده سال آینده پرتاب ماهواره به مدار نزدیک زمین به میزان قابل توجهی افزایش یابد و آژانس های فضایی مانند ناسا در حال برنامه ریزی برای ساخت پایگاه هایی در ماه هستند.

موادی که می توانند در برابر تشعشعات شدید مقاومت کنند و خود ترمیم شوند انقلابی خواهند بود.

محققان تخمین می زنند که استقرار چند پوند پروسکایت در فضا می تواند تا 10 میلیون وات برق تولید کند. هزینه پرتاب مواد به فضا در حال حاضر حدود 4000 دلار به ازای هر کیلوگرم است، بنابراین مواد فعال مهم هستند.

چیزی که هنوز مشخص نیست

یافته های محققان جنبه جذاب پروسکایت ها را برجسته می کند و تحمل آنها را در برابر آسیب ها و نقص ها نشان می دهد. کریستال‌های پروسکایت ماده‌ای نرم هستند، به این معنی که اتم‌های آن‌ها می‌توانند در موقعیت‌های مختلفی حرکت کنند که دانشمندان آن را حالت‌های ارتعاشی می‌نامند.

اتم های پروسکایت معمولاً در یک شبکه قرار می گیرند. اما تشعشعات می توانند اتم ها را از جای خود خارج کرده و به مواد آسیب برسانند. ارتعاشات ممکن است به بازگرداندن اتم ها در جای خود کمک کند، اما محققان هنوز مطمئن نیستند که این فرآیند چگونه کار می کند.

یافته های آنها نشان می دهد که مواد نرم ممکن است به طور منحصر به فردی در محیط های خشن، از جمله فضا، مفید باشند.

اما تشعشع تنها استرسی نیست که مواد در فضا با آن مواجه هستند. دانشمندان هنوز نمی دانند پروسکایت ها در مواجهه با شرایط خلاء و تغییرات شدید دمایی همراه با تشعشع چگونه عمل می کنند. دما می تواند در رفتار تعمیر مشاهده شده توسط محققان نقش داشته باشد. تحقیقات بیشتری در این زمینه باید انجام شود.

این نتایج به ما می گوید که مواد نرم می توانند به دانشمندان کمک کنند تا فناوری هایی را توسعه دهند که در محیط های سخت به خوبی کار کنند. تحقیقات آتی می‌تواند عمیق‌تر به چگونگی ارتباط ارتعاشات در این مواد با هر خاصیت خود ترمیمی بپردازد.