Istraživači sa Gradskog koledža u Njujorku (CCNI), inspirisani prirodom, uspeli su da demonstriraju sintetičku strategiju za stabilizaciju materijala za sakupljanje sunčeve energije. Njihova otkrića, inspirisana biološkim tokovima, objavljena u časopisu Nature Chemistry, mogla bi biti značajan proboj u funkcionalizaciji molekularnih sklopova za buduće tehnologije proizvodnje solarne energije.
U gotovo svim krajevima sveta, uprkos ekstremnim vrućinama ili hladnim temperaturnim uslovima, mogu se pronaći fotosintetski organizmi koji teže da uhvate sunčevu energiju. Otkrivanje tajni prirode o tome kako se tako efikasno sakuplja svetlost, moglo bi da transformiše predeo održivih tehnologija solarne energije – posebno u svetlu porasta globalnih temperatura.
U fotosintezi, prvi korak (odnosno sakupljanje svetlosti) uključuje interakciju između svetlosti i antene za sakupljanje svetlosti, koja je sastavljena od krhkih materijala poznatih kao nad-molekularni sklopovi. Od lisnatih zelenih biljaka do sitnih bakterija, priroda je dizajnirala dvokomponentni sistem, nadmolekularni sklopovi ugrađeni su u proteinske ili lipidne skele. Još uvek nije jasno koju ulogu igra ova skela, ali nedavna istraživanja sugerišu da je priroda možda razvila ovo sofisticirano proteinsko okruženje da bi stabilizovala svoje krhke nadmolekularne sklopove.
„Iako ne možemo da ponovimo složenost proteinskih skela pronađenih u fotosintetskim organizmima, uspeli smo da prilagodimo osnovni koncept zaštitne skele, kako bismo stabilizovali našu veštačku antenu za sakupljanje svetlosti“, rekla je dr Kara Ng. koautor zajedno sa Dorthe M. Eisele i Ilona Kretzschmar, koje su obe profesorke na CCNI, i Seogjoo Jang, koji je profesor na Kraljičinom Koledžu.
Do sada je prevođenje principa dizajna prirode u velike fotonaponske zahteve bilo neuspešno.
„Neuspeh može biti u dizajnerskom primeru trenutnih arhitektura solarnih ćelija“, rekla je Eisele.
Međutim, kako objašnjava, ona i njen istraživački tim, „nemaju za cilj poboljšanje solarnih ćelija koje već postoje. Ali, želimo da učimo iz spektakulranih stvari koje daje priroda, kako bismo inspirisali potpuno nove arhitekture za prikupljanje solarne energije“.
Inspirisani prirodom, istraživači pokazuju kako mali, umreženi molekuli mogu prevazići barijere ka funkcionalizaciji nadmolekularnih sklopova. Otkrili su da se molekuli silana mogu samostalno sastaviti da bi stvorili međusobno blokirajuću, stabilizujuću skelu oko veštačke antene za nadmolekularno sakupljanje svetlosti.
„Pokazali smo da ovi suštinski nestabilni materijali sada mogu da prežive u uređaju, čak i kroz višestruke cikluse grejanja i hlađenja“, rekla je Ng.
Njihov rad pruža dokaz koncepta da dizajn kaveza sličnih skela stabilizuje nadmolekularne sklopove protiv faktora iz okoline, poput ekstremnih temperaturnih kolebanja, bez narušavanja njihovih povoljnih svojstava prikupljanja svetlosti.
Izvor: Scitechdaiy
