محققان آمریکایی راهکار جدیدی را برای به دست آوردن اکسیژن و هیدروژن از آب در شرایط میکروگرانشی ابداع کردند که در آن تنها از یک ماده نیمه رسانا و نور خورشید استفاده میشود؛ مهمترین کاربرد این دستاورد در سفرهای فضایی است.
محققان پیش از این تکنیک سادهای موسوم به کاتالیزگر نوری را برای تجزیه آب توسعه دادهاند که در آن از فوتونها، یک ماده نیمه رسانا و آب برای ایجاد حفره الکترونی استفاده میشود. حفره الکترونی در واقع به معنای فقدان الکترون در لایه ظرفیت است که در اثر تغییر سطح الکترونهای نوار ظرفیت در نیمه رسانا اتفاق میافتد.
هنگامی که ماده نیمهرسانا فوتونها را جذب میکند، یک الکترون آزاد میشود و این واکنش یک پروتون را از مولکول آب خارج میکند و این پروتون میتواند آزادانه با الکترون ترکیب شده و یک اتم هیدروژن بسازد. حفره الکترونی ایجاد شده نیز توسط یکی از الکترونهای مولکول آب پر میشود که با ترکیب با پروتونها میتواند یک اتم اکسیژن بسازد.
این سامانه قابلیت تولید سوخت هیدروژنی مورد نیاز فضاپیما و اکسیژن مورد نیاز فضانوردان را دارد. در شرایط میکروگرانش، کاتالیزگر نوری موجب تولید حبابهای اکسیژن در نزدیکی ماده کاتالیزور میشود. در سطح زمین، خاصیت شناوری موجب بالا آمدن این حبابها به سطح آب میشوند، اما در شرایط میکروگرانش حبابها در نزدیکی کاتالیزور باقی میمانند.
محققان در قالب فرآیند خاصی توانستند در سطح ماده نیمه رسانا ساختارهای هرمی شکلی را در مقیاس نانو بسازند که موجب حرکت حبابها به سمت نوک هرم و آزاد شدن آنها میگردد. این فرآیند موجب بالا آمدن حبابها و جدایی آن ها از ماده نیمه رسانا می شود اما حبابها همچنان درون آب باقی میمانند.
اکنون محققان به دنبال روشهای موثری برای خارج کردن حبابها از درون آب هستند.
ریزگرانش یا میکروگرانش (µg) به شرایطی گفته میشود که همانند بیوزنی و گرانش صفر (zero-g) است با این تفاوت که نیروی گرانش دقیقاً صفر نیست و مقدار کوچکی دارد.