ابطال اثر فوتومولکولی؛ نور مرئی توانایی تبخیر مستقیم آب را ندارد

پژوهشگران جدیدترین یافته‌های علمی در حوزه فیزیک مولکولی را منتشر کردند که نشان می‌دهد نور مرئی برخلاف ادعاهای پیشین، قادر به تبخیر مستقیم آب بدون تولید حرارت یا تغییر در ساختار پیوندهای هیدروژنی نیست. این کشف می‌تواند مسیر تحقیقات در زمینه مدیریت منابع آب و پیش‌بینی اقلیم را به کلی تغییر دهد.

چالش علمی در برابر «اثر فوتومکولی»

سال‌ها بود که در میان برخی جوامع علمی، فرضیه‌ای مبنی بر وجود پدیده‌ای به نام اثر فوتومولکولی مطرح بود؛ فرضیه‌ای که مدعی بود برخورد فوتون‌های نور مرئی به سطح آب می‌تواند بدون نیاز به افزایش دما، پیوندهای مولکولی را شکسته و منجر به تبخیر شود. این پدیده اگر اثبات می‌شد، انقلابی در فناوری‌های نمک‌زدایی و کنترل اقلیم ایجاد می‌کرد.

با این حال، تیم تحقیقاتی مؤسسه ماکس پلانک در آلمان، با بازسازی دقیق آزمایش‌های گذشته، این ادعا را به چالش کشیده و نتایج متفاوتی را به دست آورده است.

بررسی دقیق در ابعاد ماکروسکوپی و میکروسکوپی

دانشمندان برای رسیدن به یک نتیجه قطعی، از دو روش موازی استفاده کردند:

• سنجش ماکروسکوپی: اندازه‌گیری مستقیم نرخ عقب‌نشینی سطح آب تحت تابش نورهای آبی، سبز و قرمز با استفاده از سنسورهای دقیق جابه‌جایی.
• سنجش میکروسکوپی: استفاده از کاوشگرهای ارتعاشی برای بررسی وضعیت پیوندهای اکسیژن-هیدروژن در لایه‌های بسیار سطحی آب.

نتایج حاصل از این آزمایش‌ها نشان داد که حتی با افزایش شدت نور تا ۱۰ مرتبه بزرگی (در مقیاس پیکوثانیه)، هیچ تغییر قابل توجهی در نرخ تبخیر آب یا ساختار پیوندها مشاهده نشد.

چرا نتایج گذشته متفاوت بود؟

پژوهشگران معتقدند تفاوت میان نتایج فعلی و مطالعات پیشین، ناشی از متغیرهای محیطی در آزمایش‌های قدیمی است. در مطالعات گذشته، استفاده از مواد زیر باعث ایجاد خطای اندازه‌گیری شده بود:

در واقع، آنچه در گذشته به عنوان اثر فوتومولکولی گزارش شده بود، احتمالاً ناشی از اثرات نوری-گرمایشی (فوتوترمال) یا واکنش مواد جاذب بوده است، نه یک سازوکار ذاتی در مولکول‌های آب.

نتیجه‌گیری نهایی

این مطالعه که در مجله معتبر PNAS منتشر شده است، با اثبات پایداری پیوندهای هیدروژنی در برابر نور مرئی، مرزهای فیزیکی جدیدی را برای طراحی فناوری‌های آینده در زمینه استحصال آب تعیین می‌کند. به طور خلاصه، نور مرئی به تنهایی و بدون تولید حرارت، توانایی تغییر سینتیک مولکولی آب را ندارد.