قد تتمكن النوافذ في المستقبل من تغيير لونها أو شفافيتها على حسب الطلب، لحمايتك من الحرارة غير المرغوبة أو الضوء، أو من جيرانك المزعجين. ومع إننا رأينا الكثير من التقنيات المختلفة على مدار السنين، لكن هذا الفريق من جامعة برينستون ابتكر نافذة ذكية، تقوم بإمداد نفسها بالطاقة عبر خلية شمسية شفافة تحصد الطاقة فوق البنفسجية من ضوء الشمس.

كيف تستمد النوافذ الطاقة؟

تعطينا الشمس خليطاً من الأطوال الموجية المختلفة من الضوء، فهناك الضوء المرئي الذي يسمح لنا بالرؤية، والأشعة تحت الحمراء التي تسخّن الكوكب، بالإضافة إلى الأشعة فوق البنفسجية التي تعد مدمرة في حالة الجرعات العالية، وفي الحين الذي تعد فيه الحرارة والضوء مرغوبين في الغرفة، إلا إن الأمر مختلف بالنسبة للأشعة فوق البنفسجية التي يتم حظرها عادة، لكن فريق العلماء قرر الاستفادة بها لتشغيل النافذة الذكية.

تصنع النوافذ الذكية من مواد كهرومغناطيسية تمكنها من تغيير لونها من الرائق إلى الأزرق الداكن، وذلك استجابة لتيارات كهربية صغيرة، وقد قرر الفريق توفير هذه التيارات عبر تطوير خلايا شمسية مصنوعة من مشتقات هيكسابينزوكورونين، والتي يمكن التلاعب بها كي تمتص مجموعة محددة من الأطوال الموجية، يتم دمجها في رقاقة شفافة تثبت على زجاج النوافذ العادي.

رقاقة تتشارك مع النافذة دون أن تنافسها

وقد ذكر «يويه لين لو»، وهو مؤلف مشارك في الدراسة أن استخدام الأشعة فوق البنفسجية لمد النافذة الذكية بالطاقة، يعني أن الخلايا الشمسية يمكنها أن تكون شفافة وتحتل المساحة مع النافذة، دون أن تنافسها على نفس النطاق الطيفي أو تفرض قيوداً جمالية أو تصميمية.

سبق وأن قامت أبحاث على استخدام مصادر طاقة خارجية للنوافذ الذكية، بينما قامت أبحاث أخرى بالاعتماد على الأشعة تحت الحمراء لحصد الطاقة، لكن المشكلة أنها تلتهم بعض الحرارة القادمة من أشعة الشمس، التي ربما يحتاجها المستخدمون لتسخين منازلهم في الشتاء.

تحويل النوافذ العادية إلى ذكية

عندما يريد المستخدم أن يجعل نافذته داكنة، فإن النافذة تستطيع حظر ما يصل إلى 80% من الضوء المرئي، أما على المدى الطويل، فإن الفريق يطمح إلى تطوير رقاقة ذكية يمكن لصقها على النوافذ العادية الموجودة بالفعل، مما يسمح للمستخدم بتغيير اللون والتحكم به من هاتفه الذكي، ويمكن تطبيق النظام أيضاً على نوافذ السيارات، والاستفادة بالطاقة لتشغيل الأجهزة الصغيرة.

وقال «نيكولاس دافي»، وهو المؤلف الرئيسي لهذه الدراسة أنه يأمل أن يمكن ذلك أي شخص من أخذ هذه الرقاقة وتثبيتها على السطح الداخلي لنوافذ منزله، لكي يستطيع التحكم بضوء الشمس الذي يعبر إلى منزله باستخدام تطبيق على هاتفه، وبالتالي يحصل على الراحة أو الخصوصية أو كفاءة الطاقة بشكل فوري.