鑒于化石燃料儲備的有限性以及依靠化石燃料對環(huán)境造成的破壞性影響，發(fā)展清潔能源是現(xiàn)代工業(yè)文明面臨的最緊迫的挑戰(zhàn)之一。太陽能是一種有吸引力的清潔能源選擇，但是太陽能技術(shù)的大規(guī)模實施將取決于將光能轉(zhuǎn)換為化學能的有效方法的發(fā)展。

與許多其他研究小組一樣，名古屋工業(yè)大學Takehisa Dewa教授的研究小組的成員已經(jīng)轉(zhuǎn)向了生物光合作用裝置，用Dewa教授的話說，它們既是“靈感的源泉，也是檢驗光合作用方式的目標”。提高人工系統(tǒng)的效率。” 具體來說，他們選擇專注于紫色光合細菌Rhodopseudomonas palustris，該細菌利用生物雜交光捕獲1-反應(yīng)中心核心復(fù)合物(LH1-RC)捕獲光能并將其轉(zhuǎn)化為化學能。

在對palustris的初步研究中，Dewa教授的小組很快注意到LH1-RC系統(tǒng)具有某些局限性，例如由于依賴于(細菌)葉綠素，因此只能在相對較窄的波段內(nèi)有效地收集光能。 ，一個單一的集光有機顏料組件(B875，以最大吸收率命名)。為了克服這一局限性，研究人員與大阪大學和立命館大學的合作者合作，共同嘗試將LH1-RC系統(tǒng)與一組熒光團(Alexa647，Alexa680，Alexa750和ATTO647N)共價連接。他們的實驗結(jié)果發(fā)表在最近一期的《光化學與光生物學雜志：化學》上發(fā)表的一篇論文中。

德瓦教授的團隊合成了改良的LH1-RC系統(tǒng)后，使用一種稱為“飛秒瞬態(tài)吸收光譜法”的方法來確認B875組件中存在從熒光團到細菌葉綠素a色素的超快“激發(fā)能”轉(zhuǎn)移。他們還確認了隨后發(fā)生的“電荷分離”反應(yīng)，這是能量收集的關(guān)鍵步驟。毫不奇怪，隨著熒光團的發(fā)射譜帶和B875的吸收譜帶之間光譜重疊的增加，激發(fā)能的傳輸速率也隨之增加。附加外部集光熒光團可提高酶在人工脂質(zhì)雙層系統(tǒng)內(nèi)電極上的最大電荷分離率和光電流產(chǎn)生活性。

通過將共價連接的熒光團引入細菌的光合酶中，Dewa教授的團隊成功地拓寬了可收獲光波長的酶譜帶?？紤]到太陽光的能量密度極低，這是一項重要的改進。Dewa教授指出：“這一發(fā)現(xiàn)可能為開發(fā)用于太陽能轉(zhuǎn)換的高效人造光合作用系統(tǒng)鋪平道路。” 他補充說：“對生物混合動力的研究應(yīng)為可實施的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的發(fā)展提供見識，從而為先進的現(xiàn)代文明提供獲取取之不盡用之不竭的清潔太陽能的實用選擇。”

所討論的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可以采用多種形式，包括各種納米材料，例如量子點和納米碳材料，但是統(tǒng)一的特點是需要某種方式將廣譜光采集設(shè)備用于光電流產(chǎn)生設(shè)備，由Dewa教授的團隊開發(fā)的生物雜交類型系統(tǒng)提供了解決這一需求的可行方法。

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