راز سبز بودن گیاه

چرایی سبز بودن گیاهان؟

نسل بعدی سلولهای خورشیدی ممکن است به رنگ سبز باشد. مکانیک کوانتومی به ساخت سلول های خورشیدی بهتر، یاری می‌رساند  و ممکن است در باره اینکه چرا گیاهان سبز هستند، به ما دیدگاه تازه‌ای بدهد.

مشکل بزرگ در انرژی خورشیدی این است که نور خورشید ثابت نیست و به خاطر دگرگونی های فصلی، شب و ابرها، میزان نور خورشیدی که به پانل‌ها می‌رسد همواره ناپایدار است. یعنی باید توان سلول‌ها را جوری تنظیم کنیم که شبکه در روزهای آفتابی نسوزد و هنگامی که ابرها می‌گذرند، چراغ‌ها سوسو نکنند. این مشکل در کارایی پانل‌ها چالش ایجاد می‌کند.

این یک موضوع مهم برای گیاهان نیز هست. به وارون سلول‌های خورشیدی، گیاهان می‌توانند میزان نور را با پراکندن بخشی از انرژی خورشید به صورت گرما تنظیم کند. اما آشکار است که رنگ سبز گیاهان نیز ممکن است در این بین نقشی بازی کند.

Nathan Gabor در دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید، بطور تصادفی به این ایده رسید. او می‌گوید: "من در سمینار نشسته بودم و با خودم فکر می‌کردم، اعتبار فیزیکدانان بیشتر  به خاطر بیان چرایی آبی بودن آسمان است ". "پس منم فکر کردم، خب، چرا گیاهان سبز هستند؟"

Gabor  می‌بیند که فرضیه‌های بسیاری وجود دارد، ولی هیچ کدام بطور قطعی ثابت نشده‌اند. او می‌گوید: "شواهد تکاملی چند پیوند گم شده دارد" . هنگامی که او و تیمش توانستند سلول خورشیدی‌ای طراحی کنند که به طور کارامدی توان ورودی و خروجی‌اش را تنظیم می‌کند،با شگفتی دیدند که پاسخ مناسبی برای چرایی سبز بودن گیاهان نیز یافته‌اند.

هنگامی که در سلول خورشیدی یک مولکول نور خورشید را می گیرد، برخی از الکترون‌های آن به سطح بالاتر انرژی می‌روند. مولکول نمی‌تواند در آن سطح انرژی بماند، پس یک الکترون به مولکول دیگر می‌فرستند، و جریان الکتریکی به راه می‌اندازد.

مواد گوناگون به طول موج‌های گوناگون حساسند، پس شاید بشود سلول را جوری تنظیم کرد تا به نورهای گوناگون پاسخ دهند.

اگر یک سلول خورشیدی یا یک گیاه می‌خواست که بیشترین انرژی ممکن را بگیرد، جذب نور سبز بهترین گزینه می‌بود: خورشید نور سبز بیشتری نسبت به رنگ‌های دیگر، منتشر می‌کند. بسیاری از گیاهان آن را باز می‌تابانند، و این دلیل سبز رنگ بودن آنهاست.

این با محاسبات گابور سازگار است: او و تیمش پی‌بردند که بهترین راه برای اینکه سلول‌ها بیشترین کارایی را داشته باشند، این است که دو رنگِ گوناگونِ نور را بگیرند، که هیچیک سبز نبود. در یک شبانه روز، هنگامی که میزان نور در طول موج‌های گوناگون در حال تغییر است، سلول بیشترین جذب را از یک رنگ و جذب کمتری از رنگ‌های دیگر می‌کند تا خروجی‌اش را پایدار نگهدارد.

گابور گمان می‌کند که فراوانیِ بسیار زیادِ  نور سبز، همان چیزی است که سبب می‌شود آن نور هم برای گیاهان و هم سلول‌های خورشیدی ناخوشایند باشد. هرچه در یک طول موج خاص، نور بیشتری باشد، نوسان سیگنال آن بیشتر است، و جذب کارامد آن را دشوارتر می‌کند.

او می‌گوید: "نور سبز تنها به این خاطر که در طیف خورشیدی ما فراوان وجود دارد بسیار پر نویز است".  "و گیاهان نور بسیار پر نویز نمی‌خواهند، زیرا تنظیم دقیق آن برای تولید جریان پایدار انرژی دشوار است."

Richard Cogdell از دانشگاه گلاسکو، بریتانیا،به آسانی این را نمی‌پذیرد او می‌گوید: "زیست شناسی در گزینش رنگدانه‌ای که از آن بهره می‌گیرد آزادی نداشته است". 

ولی گابور به مدلش اعتماد دارد. او می‌گوید: "این مدل بر پایه‌ی قوانین بسیار ساده‌ی مکانیک کوانتومی است، و از آن، این ایده به وجود می‌آید که شاید گیاهان یک دلیل بسیار بسیار خوب برای سبز بودن دارند". 

و سلول‌های خورشیدی بسیار کارآمد خود تنظیم، نیز می‌تواند بسیار خوب باشند.

شاید اینها را هم بپسندید:

لینک منبع خبر: