Исследователи создали самосборную фотогальваническую систему, которая сама себя ремонтирует

Растения преуспели в области, которая не давала покоя ученым и инженерам на протяжении десятилетий: преобразование солнечного света в сохраняемую энергию. Растения делают это день за днем, год за годом: очень надежно и эффективно. Ученым из Массачусетского технологического института научились имитировать ключевой аспект этого процесса.

Одна из проблем, возникающая при сборе солнечной энергии, состоит в том, что солнечные лучи чрезвычайно разрушительно действуют на многие материалы. Солнечный свет постепенно разрушает многие устройства, спроектированные для его сбора. Но растения разработали интересную стратегию, для борьбы с этой проблемой: они постоянно расщепляют и собирают заново молекулы, которые собирают солнечный свет. Поэтому структуры, ответственные за сбор солнечной энергии, остаются всегда абсолютно новыми.

Этот процесс был съимитирован профессором химического машиностроения Майклом Стрэно, совместно с группой аспирантов и исследователей. Им удалось создать оригинальный набор самособирающихся молекул, которые могут превращать солнечный свет в электричество. Эти молекулы могут неоднократно распадаться и собираться заново посредством добавления или удаления определенного раствора. Их статья об этом открытии была опубликована 5 сентября в журнале Nature Chemistry.

Стрэно рассказал, что эта идея пришла к нему в голову, когда он читал о биологии растений. "Меня чрезвычайно впечатлило то, что клетки растений обладают таким чрезвычайно эффективным ремонтным механизмом", - сказал он. В разгар летнего солнца, "листок на дереве перестраивает свои белки каждые 45 минут, все это время оставаясь статичным фотоэлементом".

Одной из долговременных целей Стрэно, является копирование принципов, по которым действует живая природа, с помощью нанокомпонентов. В случае с фотосинтезом, реагентная форма кислорода, создаваемая солнечным светом, очень аккуратно ослабляет связи между белками. Как описал это Стрэно, кислород "отщелкивает привязь, которая удерживает белки вместе", а затем эти белки быстро пересобираются, чтобы возобновить процесс.

Все это происходит внутри крошечных капсул под названием хлоропласты, которые находятся внутри каждой клетки растения. Именно в них и происходит фотосинтез. Хлоропласт, это "поразительная машина", сказал Стрэно. "Это выдающиеся двигатели, которые поглощают углекислый газ и свет для производства глюкозы", химиката, который обеспечивает энергией процессы метаболизма.

Оригинал (на англ. языке): Physorg

• IBM ускоряет обучение ИИ на скорости света при минимальном энергопотреблении
• Учёные впервые визуализировали форму одиночного фотона
• Солнечная система для зарядки электромобилей
• Крупнейший электрический самолёт взлетит в 2025 году
• ДНК-биочернила открывают новые горизонты для 3D-печати кровеносных сосудов
• Исследователи улучшили эффективность и долговечность солнечных элементов
• Тёмная материя: Как камера отслеживает невидимое
• Мягкий, растяжимый электрод имитирует тактильные ощущения с помощью электрических сигналов