Prosimy o wyłączenie blokowania reklam i odświeżenie strony.
Białka jednokomórkowych organizmów
archeonów - bakteriorodopsyny -
są one w stanie przetwarzać energię światła w energię wiązań chemicznych (podobnie jak chlorofil w roślinach). Dzieje się tak z powodu przeniesienia ładunku dodatniego przez błonę komórkową.
Bakteriorodopsyna działa jak „pompa” protonowa, co czyni ją gotowym naturalnym elementem baterii słonecznej.
Ważną różnicą między bakteriorodopsyną a chlorofilem jest jej zdolność do pracy bez tlenu. Pozwala to archeologom żyć w bardzo agresywnym środowisku, takim jak głębiny Morza Martwego, co ewolucyjnie doprowadziło do ich wysokiej stabilności chemicznej, termicznej i optycznej. Jednocześnie bakteriorodopsyna, dokonując „pompowania” protonu, wielokrotnie zmienia kolor w miliardach sekund, dlatego jest obiecującym materiałem do tworzenia holograficznych procesorów.
Naukowcy z National Research Nuclear University MEPhI byli w stanie znacznie poprawić te właściwości bakteriorodopsyny, łącząc ją z kropkami kwantowymi - półprzewodnikowymi nanocząstkami zdolnymi do koncentrowania energii świetlnej w skali zaledwie kilku nanometrów i przekazywania jej do bakteriorodopsyny bez emitowania światła.
Stworzono wydajną, fotoczułą komórkę, która wytwarza prąd elektryczny pod działaniem światła o bardzo niskiej energii fotonu. W normalnych warunkach taka komórka nie działa, ponieważ fotoczułe cząsteczki, takie jak bakteriorodopsyna, absorbują światło tylko w bardzo wąskim zakresie energii. Kropki kwantowe robią to w bardzo wąskim zakresie szeroki zakres i mogą nawet konwertować dwa fotony niskoenergetyczne w jeden foton wysokoenergetyczny, jakby je sumując.
Tworząc warunki dla emisji fotonu o wysokiej energii, kropka kwantowa może go nie emitować, ale przekazywać go bakteriorodopsynie. Tak więc w NRNU MEPhI otrzymał komórkę, która może pracować w świetle w zakresie od ultrafioletu do podczerwieni.
Co ciekawe,
wydajność transferu energii z kropki kwantowej do bakteriorodopsyny jest bardzo wysoka - około 80%.
Takie wyniki pokazują potencjał do tworzenia wysoce wydajnych elementów światłoczułych opartych na biostrukturach. Mają zastosowanie nie tylko w pozyskiwaniu energii słonecznej, ale także w optycznym przetwarzaniu informacji.
Podkreśla się tu bardzo wysoką jakość
materiału nano-biohybrydowego i perspektywę przewyższenia najlepszych próbek komercyjnych z możliwym wzrostem wydajności o rzędy wielkości. Kolejnym zadaniem zespołu badawczego w tym kierunku jest optymalizacja struktury ogniwa światłoczułego.
Materiał chroniony prawem
autorskim - wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy.