世界中で、何十億人もの人々が依然として安全な飲料水への安定したアクセスを持てずにいる。国連の推計によれば、22億人が安全に管理された飲料水を利用できておらず、カリフォルニアから中東に至る地域では、海水を淡水化する淡水化プラントへの依存がますます高まっている。つまり、まあ、プレッシャーは一切ないわけだ。

淡水化は重要な水供給源となり得るが、現在最も一般的な方法には重大な欠点がある。逆浸透法は特殊な膜を通して水を押し出して塩分を除去し、熱蒸留法は熱を使って海水から淡水を分離する。どちらの方法も大量のエネルギーを消費する可能性があり、多くの場合、処理の前後に水処理が必要で、さらに「かん水」として知られる高濃度の塩水廃棄物を生成する。そのかん水が海に放出されると、局所的な塩分濃度が上昇し、酸素レベルが低下して、海洋生物にとって有害な環境を作り出す。要するに、我々は飲料水を手に入れ、魚たちは劣悪な職場を手に入れるというわけだ。

ロチェスター大学の研究者たちは、そうした問題のいくつかを一度に解決する可能性のある別のアプローチを開発した。ロチェスター大学光学研究所の科学者たちは、液体のかん水を生成せず、流入する水を前処理するための化学添加物も必要としない、効率的に淡水を生産する太陽熱淡水化システムを考案した。この方法は『Light: Science & Applications』に掲載された論文で説明されている。研究を主導したのは、光学および物理学の教授で、ロチェスター大学レーザーエネルギー学研究所の上級科学者でもあるチュンレイ・グオ氏だ。

この技術の核心は、フェムト秒レーザーで処理された黒色金属でできたソーラーパネルである。フェムト秒とは、1秒の1000兆分の1に等しい、極めて短い時間の単位だ。これらの超高速レーザーからのパルスは、材料の表面を精密に変化させ、光や水との相互作用を劇的に変える微細構造を作り出すことができる。レーザー処理により、この金属は太陽光を吸収する能力が極めて高くなり、さらに超吸液性（スーパーウィッキング）特性も付与される。つまり、水は表面で玉状にならず、急速に広がるのだ。

各パネルには、レーザー処理された活性領域があり、そこが表面全体に非常に薄い海水の層を引き寄せる。暗色の金属は入射する太陽放射のほぼすべてを吸収し、水を加熱して蒸発させる。この蒸発により、塩分やその他の溶存ミネラルが取り残される。これらの物質が蒸発が起きている場所に蓄積するのを許すのではなく、パネルはそれらを側面に沿った未処理の領域、いわゆる受動領域へと導く。この動きは重要である。なぜなら、塩の蓄積は太陽熱淡水化システムが直面する最大の課題の一つだからだ。もしミネラルが活性表面全体に硬い層を形成すると、水の動きを妨げ、最終的にはシステムが機能しなくなる可能性がある。

グオ氏によれば、これまでの太陽熱淡水化システムは、水と塩化ナトリウムから作られた単純化された人工海水を用いた実験室実験ではしばしば良好な性能を示してきた。水が蒸発するにつれて塩化ナトリウムが結晶化すると、比較的粒状で多孔質な構造を形成する傾向がある。水はそれらの結晶を通り抜けて動き続けることができ、蓄積した塩の溶解を助け、表面を清掃しやすくする。しかし、実際の海水は別物だ。塩化ナトリウムに加えて、マグネシウム、カルシウム、その他多くの溶存物質を含んでいる。それらの化合物の中には、はるかに多孔性の低い、硬く密な堆積物に結晶化するものもある。シャワーヘッドやティーポットの内部に徐々に蓄積するミネラルスケールに似ている。しかし、淡水化システムでは、海水は普通の水道水よりも数百倍多くの溶存塩分を含むため、課題ははるかに大きい。それらの堆積物が蓄積すると、水はもはや表面を自由に流れることができなくなり、効率が低下し、最終的にはシステムが詰まってしまう。

この問題を克服するために、グオ氏のチームは注意深くマイクロス