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科學家發明人造光合作用系統

作者:中國科學院成都有機化學有限公司 來源:http://m.chun-tian.cn 日期:2012-07-09 09:18:37



    美國每日科學網站2月10日報道研究人員正在利用碳納米管和DNA開發一種新型太陽能電池,它能像植物體內天然的光合作用系統那樣自我修復,從而延長使用壽命并降低成本。

  普渡大學機械工程系助理教授崔宗鉉(音)說:“我們利用光學納米材料制造了人造光合作用系統,它能利用太陽能,將之轉化為電能。”

  崔說,該設計利用了被稱為“單壁碳納米管”的不同尋常的電子學特性,把它們用作“光能電池中的分子電線”。

  他說:“我認為我們的研究方法有望產業化,不過目前我們仍然處在基礎研究階段。”

  光電化學電池能把太陽光轉化為電能,并利用電解液來傳輸電子,形成電流。這些電池含有被稱為“載色體”的可吸收光的染料,這些類似葉綠素的分子在接觸光線之后會降解。

  崔說:“這種降解正是傳統光電化學電池的關鍵問題。”

  新技術模擬大自然的方式克服了這一問題:不斷用新染料取代遭光子破壞的染料。崔說:“這種自我再生在植物中每時每刻都在進行。”

  根據這一新理念,有可能制造出新型的光電化學電池,只要不斷補充新的載色體,它就能無限期地開足馬力工作。

  在電池中,碳納米管充當了固定D N A片斷的平臺。在重組后擁有特定核苷酸序列的DNA能夠識別并依附在載色體上。崔說:“DN A能識別染料分子,隨后整個系統自動自我組裝。”

  當需要替換載色體時,可以通過化學過程或補充新的具有不同核苷酸序列的DNA片斷,去除已損壞的染料分子。隨后便可添加新的載色體。這項模擬自然界自我修復機制的技術有兩個關鍵點:分子識別以及熱力學亞穩性,亦即系統不斷被分解和重新組裝的能力。

 

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