Biomimetikus napelemek a láthatáron

1941-ben a félvezetők jobb megismerése tette lehetővé a napelem feltalálását, napjainkban pedig a fotoszintézis titkainak feltárásán keresztül vezet az út az új megoldások felé. A Washingtoni Egyetemen működő Photosynthetic Antenna Research Center (PARC) munkatársai fotoszintézisre képes hibrid és mesterséges rendszerek építésén dolgoznak. Az egyik csoportnak sikerült reprodukálnia a fotoszintézishez létfontosságú, ún. fénybegyűjtő antennát.



Mintául a zöld kénbaktérium kloroszómáját használták, amely nagymennyiségű (250 ezer) pigmentet tartalmaz, és talán a természet leghatékonyabb fénybegyűjtő antennája, hiszen a baktérium még az óceán mélyének halvány derengésében is képes fotoszintetizálni. Az antenna pigmentmolekulái elnyelik a fotont és az energiát átadják a reakcióközpontnak, ahol ez kémiai láncreakciót indít el, amelynek végeredményeként ATP keletkezik. Az ATP-molekulák gyakorlatilag a sejt energiaraktárai, bomlássukkor szabadul fel a bennük tárolt energia. A kutatók fő kérdése ez után az volt, hogy vajon a mesterséges pigmentek képesek-e maguktól struktúrába rendeződni. Harminc különböző klorinvázas pigmentmolekulát szintetizáltak különböző kémiai csoportok hozzáadásával és eltávolításával, és ezek függvényében vizsgálták a molekulák önrendeződési képességét. Az eredmények alapján úgy tűnik, hogy a mesterséges pigmentek is képesek megfelelően összekapcsolódni, és az összekapcsolódás mértéke megjósolható a molekula elektromos tulajdonságaiból.