鑒于化石燃料儲(chǔ)備的有限性以及依靠化石燃料對(duì)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(yáng)能是一種有吸引力的清潔能源選擇，但是太陽(yáng)能技術(shù)的大規(guī)模實(shí)施將取決于將光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)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(xué)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(shuō)，它們既是“靈感的源泉，也是檢驗(yàn)光合作用方式的目標(biāo)”。提高人工系統(tǒng)的效率。” 具體來(lái)說(shuō)，他們選擇專注于紫色光合細(xì)菌Rhodopseudomonas palustris，該細(xì)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(xué)能。

在對(duì)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(xì)菌)葉綠素，因此只能在相對(duì)較窄的波段內(nèi)有效地收集光能。 ，一個(gè)單一的集光有機(jī)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(xué)和立命館大學(xué)的合作者合作，共同嘗試將LH1-RC系統(tǒng)與一組熒光團(tuán)(Alexa647，Alexa680，Alexa750和ATTO647N)共價(jià)連接。他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)表在最近一期的《光化學(xué)與光生物學(xué)雜志：化學(xué)》上發(fā)表的一篇論文中。

德瓦教授的團(tuán)隊(duì)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(lái)確認(rèn)B875組件中存在從熒光團(tuán)到細(xì)菌葉綠素a色素的超快“激發(fā)能”轉(zhuǎn)移。他們還確認(rèn)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(tuán)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(tuán)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(guò)將共價(jià)連接的熒光團(tuán)引入細(xì)菌的光合酶中，Dewa教授的團(tuán)隊(duì)成功地拓寬了可收獲光波長(zhǎng)的酶譜帶?？紤]到太陽(yáng)光的能量密度極低，這是一項(xiàng)重要的改進(jìn)。Dewa教授指出：“這一發(fā)現(xiàn)可能為開(kāi)發(fā)用于太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換的高效人造光合作用系統(tǒng)鋪平道路。” 他補(bǔ)充說(shuō)：“對(duì)生物混合動(dòng)力的研究應(yīng)為可實(shí)施的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的發(fā)展提供見(jiàn)識(shí)，從而為先進(jìn)的現(xiàn)代文明提供獲取取之不盡用之不竭的清潔太陽(yáng)能的實(shí)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(diǎn)和納米碳材料，但是統(tǒng)一的特點(diǎn)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(tuán)隊(duì)開(kāi)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。

　　免責(zé)聲明：本文由用戶上傳，與本網(wǎng)站立場(chǎng)無(wú)關(guān)。財(cái)經(jīng)信息僅供讀者參考，并不構(gòu)成投資建議。投資者據(jù)此操作，風(fēng)險(xiǎn)自擔(dān)。 如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除！