تنحني أوراق العديد من النباتات لتتبع حركة الشمس وتزيد امتصاص الضوء اللازم لعملية التركيب الضوئي التي تؤمن الطاقة للنباتات.

مستلهمين هذا السلوك، طور باحثون صينيون ورقة اصطناعية تحاكي قدرة الأوراق الحقيقية على تتبع الشمس لتعظيم الاستفادة من أشعة الشمس في توليد وقود الهيدروجين و الأكسجين من الماء.

تتألف هذه الورقة من أقطاب كهربائية مرنة وطلاء هلامي يحميها، وهيكل داعم مبتكر مصنوع من بوليمر حساس للحرارة يحتوي على أنابيب نانوية كربونية.

عندما تتعرض الورقة الاصطناعية لأشعة الشمس، يتم تسخين هذه الأنابيب النانوية، مما يتسبب في انكماش الهيكل البوليميري. وتظل المناطق غير المعرضة لأشعة الشمس مباشرة في شكل موسع، مما يؤدي إلى انحناء الورقة تجاه مصدر الضوء.

كما أن تعرض أقطاب الورقة لضوء الشمس، يولد أزواجاً من الإلكترونات والفجوات التي تؤدي إلى تفاعل كيميائي يسبب تقسيم الماء في الهلام المحيط إلى غازي الأكسجين والهيدروجين الذي يمكن استخدامه كمصدر طاقة نظيف ومتجدد.

تحافظ هذه العملية ذاتية التشغيل على الورقة في مواجهة مصدر الضوء دون الحاجة إلى محركات وأجهزة تتبع واستشعار، وتُعظم الاستفادة من ضوء الشمس في إنتاج الطاقة.

وقد أظهرت النتائج، التي تم نشرها في مجلة Advanced Functional Materials تحسينات كبيرة مقارنة بالأنظمة الثابتة التقليدية. فعند زاوية ضوء 45 درجة، يحافظ الجهاز على كفاءة تقسيم الماء أعلى بنسبة 47٪ من البدائل الثابتة. أما عندما يضرب الضوء من زاوية 90 درجة، وهي الزاوية التي تتعطل عندها الأجهزة الشمسية، يؤدي نظام التتبع إلى زيادة بمقدار 866٪ في إنتاج وقود الهيدروجين والأكسجين.

ورغم هذا فالجهاز مازال بعيداً عن الاستخدام العملي، فقد لاحظ الباحثون تراجع تدريجي لأداء هيكل الدعم مع تزايد دورات العمل، كما أن وقت الاستجابة لتتبع حركة الشمس يزداد. إضافة إلى العوامل الخارجية مثل تيارات الرياح والمياه التي تؤثر على كفاءة عمله.

وبالنظر إلى الفائدة التي يقدمها هذا الابتكار، فالعمل على تحسين أداء هذه التكنولوجيا وجعلها أكثر متانة قد يفتح الأبواب أمام عصر جديد من تقنيات الطاقة الذكية المتكيفة والصديقة للبيئة التي تساهم في مستقبل مستدام وأكثر اخضرارا.