اپتوفلویدیک optofluidics، تركيبي است از مطالعه و استفاده از سيالات و جريان آن ها از طريق لوله ها و يا كانال هاي بسيار كوچك به نام microfluidics و تركيب استفاده از آن ها با نور) اين مواد، به عنوان يكي از جنجالي ترين و چالش برانگيزترين موضوعات قرن حاضر، به جهت كاربرد خاصي كه در مباحث مرتبط با مصرف انرژي دارند، معرفي شده اند.
هيتنا: علم نور و مايعات، از زمان كشف سرعت نور توسط لئون فوكالت، در سال 1862، هنگامي كه كشف كرد كه سرعت نور در مايعات آهسته تر از سرعت حركت نور در هواست، پيوندي جدايي ناپذير يافت.
پي سالتيس، سرپرست پروژه ي optofluidics، در EPFL، اظهار داشت: با هدايت نور و تمركز آن در موقعيت هايي كه مي تواند بيشترين بازده را به دنبال داشته باشد، ما قادر خواهيم بود كه بازدهي سيستم هاي توليد كننده ي انرژي موجود را به ميزان قابل توجهي افزايش دهيم. سيستم هايي نظير رآكتورهايي كه از بايوفيول ها استفاده مي كنند و يا سلول هاي خورشيدي.
نور خورشيد، علاوه بر مواردي متداول نظير پنل هاي خورشيدي، براي توليد انرژي نيز مورد استفاده قرار مي گيرد. به عنوان مثال، در نيروگاه هاي صنعتي بزرگ بايوفيول ها، براي تبديل آب و كربن دي اكسيد به گاز متان، از نورخورشيد استفاده مي شود.
اصول به كار گرفته شده در منشورها و آيينه هايي كه در اين تكنولوژي، جهت هدايت و متمركز ساختن نور خورشيد، براي گرم كردن آب، بر روي سقف آپارتمان ها و يا ساختمان ها مورد استفاده قرار مي گيرند، با اصولي كه در رابطه با optofluidics مورد استفاده قرار مي گيرد يكسان است، با اين تفاوت كه در اين موارد، دقت تجهيزات و تكنولوژي به كار گرفته شده، در ابعاد نانو و ميكرون مي باشد.
اما، پرسشي كه دراينجا مطرح مي شود اين است كه چگونه مي توان از نوري كه به ديواره ي خارجي ساختمان ها مي تابد، به بهترين شكل استفاده كرد؟
آيا مي توانيد تصور كنيد كه به كمك سيستم هاي روشنايي optofluidic، مي توان نور خورشيد را از سقف خانه ها، به كمك متمركزكننده هاي نوري، كه با چرخش و تغيير زاويه ي خود،مسير تابش نورخورشيد را دنبال مي كنند، مي توان نور خورشيد را به داخل منازل كانال كشي كرده و از طريق فيبرها و يا لوله هاي نوري، نور خورشيد را در داخل ساختمان، در فضاي سقف خانه و يا پنل هاي داخل خانه و يا حتي فيلترهاي هواي microfluidic، توزيع كرد؟
استفاده از نور خورشيد، براي فيلترهاي هوا از نوع microfluidic، و يا تغذيه ي پنل هاي خورشيدي، رويايي بوده است كه بسياري از دانشمندان، براي استفاده از نورخورشيد به عنوان جايگزيني براي منابع غيرتجديدپذيرانرژي، در سر داشته اند.
از جمله مواردي كه دراين تكنولوژي اهميت مي يابند، تعديل جريان نور در كانال هاي گوناگون هدايت كننده ي آن است. براي تعديل اين تفاوت ها و حفظ يك منبع پايدار و يكنواخت از جريان نور، مي توان سيستمي را مورد استفاده قرار داد كه با استفاده از رطوبت، نور را از يك كانال، به كانالي ديگر، به سادگي و بدون صرف هزينه، منحرف بسازد.
اين سيستم را مي توان به اين صورت توصيف كرد: يك قطره آب را كه بر روي سطح خارجي كانال نور قرار دارد را تصور كنيد. يك جريان كوچك مي تواند يون هاي موجود در آب را تحريك كرده و آن ها را به سطح قطره كشانده و موجب انبساط اين قطره شود. تا جايي كه سطح اين قطره، به ديواره ي كانال نور ديگري رسيده و به آن بچسبد. اين قطره ي منبسط شده، يك پل نوري، بين اين دو كانال موازي از نور پديد خواهد آورد و جريان نور را به شكل موثري در اين كانال ها، تعديل خواهد كرد.
آيا استفاده از اين تكنولوژي در ابعاد صنعتي، ممكن خواهد شد؟
به گزارش گروه انرژي هاي نو هيتنا، ديويد اريكسون، استاد دانشگاه كرنل و استاد ناظر در EPFL، در اين باره اظهار داشته است كه: مهم ترين چالشي كه optofluidics با آن مواجه است، حفظ دقت اين تكنولوژي در ابعاد نانو و ميكرون و در عين حال، استفاده از آن در مقياس هاي بزرگ و صنعتي، به جهت تامين انرژي موردنياز جمعيت است.
از جمله مزيت هاي استفاده از اين تكنولوژي در راكتورها را مي توان به اين صورت شرح داد: از آن جائيكه بخش اصلي واكنش هايي كه در كانال هاي مايعات رخ مي دهد، در سطح تماس بين مايع و لوله هاي كاتاليزورها رخ مي دهد، بنابراين، بازده واكنش و سيستم به بزرگي سطحي كه واكنش بر روي آن رخ مي دهد، بستگي خواهد داشت.
كاهش حجم اين لوله ها در ابعاد نانو و ميكرون، اين امكان را فراهم آورده است كه هزاران لوله را، در فضايي اندك و محدود قرار داده و بدين ترتيب، سطح تماس كلي را به ميزان قابل توجهي افزايش داده و درنتيجه، اندازه ي فضاي مورد نياز، و در نتيجه ي آن، قيمت تمام شده براي واكنش هاي كاتاليستي و شيميايي را فوق العاده كاهش داد.
افزودن منبعي از نور به عنوان يك كاتاليزگر به جرياني از مولكول هاي منفرد در يك نانولوله، منجر به افزايش قابل توجه كنترل بر روي سيستم و بازده آن مي شود.
آن ها همچنين اظهار داشتند كه استفاده از فضاي كمتر براي توليد انرژي، منجر به افزايش چگالي انرژي توليدي و درنتيجه، كاهش هزينه هاي اجرايي مي شود كه اين امر به كمك اين تكنولوژي، به شكل موثري محقق شده است.