由光驅(qū)動(dòng)的發(fā)電站
更高效的太陽(yáng)能電池模仿光合作用
發(fā)電站中直接從太陽(yáng)獲取能量的生物體屡贺，其最小的組成部分基本上是微型反應(yīng)堆吗冤，周?chē)氖占鞑蹲焦庾硬⑵滢D(zhuǎn)發(fā)到中心缓艳。結(jié)構(gòu)和組件之間的相互作用之間的緊密聯(lián)系提高了生產(chǎn)力槽奕，一個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)正在使用這一策略來(lái)提高太陽(yáng)能技術(shù)的效率嘴纺。
綠色植物败晴、藻類(lèi)和一些細(xì)菌利用陽(yáng)光轉(zhuǎn)換能量。葉綠素中的色素吸收電磁輻射栽渴，在電子中引起化學(xué)反應(yīng)尖坤。這些反應(yīng)發(fā)生在復(fù)雜蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的細(xì)胞核中，專(zhuān)家稱(chēng)之為光系統(tǒng)I和II闲擦。在這些光系統(tǒng)中發(fā)生的過(guò)程是由催化劑按一定順序誘導(dǎo)的慢味。第一步，氧氣從水中釋放出來(lái)佛致。下面的反應(yīng)產(chǎn)生的碳水化合物不需要進(jìn)一步的能量來(lái)源贮缕。
光系統(tǒng)的反應(yīng)中心被聚集成固結(jié)復(fù)合物的吸收光的色素所包圍。這些天線增加了光線照射的面積俺榆，擴(kuò)大了可用波長(zhǎng)的頻譜感昼，這兩項(xiàng)都是有利的能量平衡的先決條件。每個(gè)反應(yīng)堆堆芯周?chē)蠹s有30個(gè)天線罐脊《ㄉぃ科學(xué)家進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能復(fù)制大自然的復(fù)雜性。一般來(lái)說(shuō)萍桌，1:1的比例是最好的:一個(gè)吸光分子結(jié)合一個(gè)催化劑氧化水宵溅。
由Dirk Guldi教授和他的前雇員Konstantin Dirian博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組希望通過(guò)合成基于光系統(tǒng)II中結(jié)構(gòu)和功能之間的相關(guān)性的模塊來(lái)革新太陽(yáng)能技術(shù)。在新開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)中上炎，吸收光線的晶體恃逻，比如已經(jīng)在led、晶體管和太陽(yáng)能電池中使用的晶體藕施，被分層成六角形的蜂窩網(wǎng)絡(luò)寇损，圍繞在一個(gè)氧化水催化劑周?chē)呋瘎┑闹行挠兴膫€(gè)釕金屬原子裳食。當(dāng)以一種相當(dāng)簡(jiǎn)單的方式顯示時(shí)矛市，由兩個(gè)具有共同長(zhǎng)軸的組件組成的緊湊、穩(wěn)定的單元讓人想起圓柱形電池诲祸。在自組裝的化學(xué)過(guò)程中浊吏，這種“微型發(fā)電站”創(chuàng)造出了二維板條而昨。它們就像門(mén)道上的一層，形成一個(gè)共同的塊狀結(jié)構(gòu)找田，收集來(lái)自太陽(yáng)光線的能量歌憨。
這并不是對(duì)自然光系統(tǒng)中理想排列的完全準(zhǔn)確再現(xiàn)，但原理是一樣的午阵。五個(gè)蜂窩狀的大分子具有捕捉光線的能力躺孝，它們?cè)诿總€(gè)反應(yīng)堆堆芯周?chē)纬梢粋€(gè)護(hù)套。研究表明底桂，這些小型發(fā)電站在收集太陽(yáng)能方面是高效和成功的植袍。它們的效率超過(guò)40%，損失極小籽懦。植物反射的光譜中綠色部分的波長(zhǎng)也可以利用于个。這些研究結(jié)果給太陽(yáng)能技術(shù)帶來(lái)了希望，希望有一天它能像大自然一樣有效地利用太陽(yáng)能暮顺。
