Bateria słoneczna z białka i kropek kwantowych

dodano: 2019-11-21 14:44
autor: Jerzy Kruczek | źródło: Biosensors and Bioelectronics

national-research nuclear university mephi 360px.jpg Naukowcy z jednego z projektów National Research Nuclear University MEPhI z Moskwy stworzyli baterię słoneczną” opartą na materiale hybrydowym złożonym z kropek kwantowych i światłoczułych białek. Autorzy opracowania uważają, że ma on ogromny potencjał w zakresie energii słonecznej i optycznego przetwarzania informacji. Wyniki badań zostały opublikowane w Biosensors and Bioelectronics.

bateria sloneczna nano technologia 760px.jpg


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.




Więcej z kategorii Ciekawostki
Informacje
reklama
reklama
HOLLEX.PL - Twój sklep internetowy

Kamera SJCAM SJ8 PRO

980 zł Więcej...

Miernik Linbox WS-6944 Combo dla DVB-S/S2/T/T2/C2

Miernik dla pomiarów cyfrowych sygnałów satelitarnych DVB-S/S2, DVB-T/T2, DVB-C/C2 w...

479 zł Więcej...

Odbiornik Dreambox ONE Ultra HD 2xS2X Multistream

Najnowszy i najszybszy odbiornik UHD cenionej marki Dreambox - nowy...

1 249 zł Więcej...