机器人叶子使工作的太阳能发电厂

 作者:奚哆猱     |      日期:2017-05-02 04:33:15
科林巴拉斯金叶不会在树上生长,但它现在可以从太阳获得能量一组美国化学工程师从植物中提取了光合分子,并将它们附着在薄薄的金片上,形成了光合作用的机器人生物体已经进行了至少35亿年的光合作用,并在此期间开发出优雅的蛋白质和光吸收染料组合,以帮助将阳光转化为能量田纳西州纳什维尔范德比尔特大学的Kane Jennings和Peter Ciesielski团队决定采用这些蛋白质来构建自己的光合设备,而不是重新发明轮子这个想法来自田纳西州橡树岭国家实验室的Elias Greenbaum的工作,他在20世纪90年代后期表明,从固定在金表面上时,从菠菜叶中提取的蛋白质复合物PS1称为PS1詹宁斯说,从那时起,从植物中提取PS1的过程已经完善,为他的小组奠定了基础,使用这些捕光蛋白制造人造叶子 Jennings和Ciesielski使用市售的金银合金叶片制作了他们的设备使用浓硝酸溶解银以留下具有纳米级孔的金箔这使其具有高表面积,允许附着大量PS1它还使叶片足够薄,以便光线穿透将成品材料在较厚的金基底上拉伸以获得支撑 PS1配合物通过首先在硫醇中涂覆多孔金来附着在叶子上 - 化学分子具有能够与蛋白质形成强键的自由端当完整的机器人叶片置于光照下时,PS1复合物产生的电子流入金中并可以作为电流收获在活植物中,这些电子将用于减少化合物,作为化学链的一部分,以碳水化合物的形式产生新的能量储存经过最严格测试的人造叶片产生的电流约为每平方厘米800纳安这远远不够经济,但研究人员已经在尝试新模型 “我们目前正在研究厚度达1微米的PS1薄膜,”詹宁斯说 “这些薄膜每平方厘米可以产生高达2微安的电流,并且可以为廉价的计算器提供动力”虽然这些电子设备仍远远落后于最好的硅基太阳能电池,但新方法在未来可能会变得更具竞争力新的设计相对简单,采购廉价的植物叶片和合适的基质来制造机器人叶片应该很容易该系统仍然太脆弱,不能直接暴露在阳光下,这会烧掉PS1蛋白质找到一种方法来保护它们,并建造包含更多它们的叶子将进一步提高产量这甚至可能使人造叶片变绿 - 由于纳米多孔金的特性,它们目前看起来是生锈的红色格林鲍姆对他最初的发现所采取的方向印象深刻 “这是一个杰出的团队非常好的工作,”他说 “这些结果代表了生物启发太阳能转换的重要研究进展”期刊参考:ACS Nano(DOI:10.1021 / nn800389k)更多关于这些主题: