Nanoplasmônica e o Espectro de Absorção de Nanopartículas Metálicas

• Main Authors: Maicon Bertin, Cláudio Antônio Perottoni
• Format: Article
• Language: English
• Published: Universidade de Caxias do Sul 2020-08-01
• Series: Scientia cum Industria
• Subjects: coletor solar híbrido; nanopartículas
• Online Access: http://www.ucs.br/etc/revistas/index.php/scientiacumindustria/article/view/7219/pdf

O presente trabalho trata de uma alternativa para aumentar a eficiência da captação de energia solar, com a utilização de coletores térmicos baseados em fluidos de nanopartículas metálicas, que absorvam radiação com comprimentos de onda complementares àqueles usados para geração de eletricidade. Estas partículas são capazes de absorver radiação eletromagnética em determinadas faixas de comprimento de onda, que dependem das suas propriedades físicas e geométricas, por meio do fenômeno de ressonância de plásmons. O objetivo principal deste trabalho é, portanto, o estudo da interação da luz com partículas metálicas nanométricas. Para isto, foram usados modelos matemáticos baseados na teoria eletromagnética para calcular os espectros das seções de choque de extinção, espalhamento e absorção de nanopartículas metálicas em um meio dielétrico e sua dependência com as propriedades físicas e geométricas das partículas. Os cálculos foram realizados na aproximação quasi-estática, solução de Mie e aproximação de dipolo discreto, para esferas e cubos de dois diferentes materiais, prata e ouro, de diversos tamanhos. Todos os três parâmetros, tamanho, forma e material, influenciam significativamente em qual região do espectro solar estas partículas têm maior seção de choque de absorção. Em conclusão, apesar de teoricamente ser possível controlar o pico de absorção das nanopartículas metálicas pela modificação destes parâmetros, este é apenas um passo no desenvolvimento de nanofluidos térmicos. Subsequentemente, deve-se procurar conhecer o verdadeiro ganho em energia térmica absorvida usando esses nanofluidos, levando em conta a concentração das nanopartículas e, em última instância, os custos relacionados com sua produção, de modo a viabilizar o uso de coletores solares compósitos.