Группа японских ученых разработала технологию, которая позволяет использовать энергию света почти с такой же эффективностью, как это делают растения. Полностью работа ученых опубликована в журнале Angewandte Chemie. В пресс-релизе, предоставленном издательством Wiley-Blackwell, которое выпускает журнал, сообщается, что исследователи смогли подключить растительную систему непосредственно к электроду.
Высшие растения, водоросли и цианобактерии, также известные как сине-зеленые водоросли, используют энергию Солнца для синтеза органических веществ. За счет сложных ферментативных систем они способны практически на 100 процентов использовать поступающие фотоны. Другими словами, почти каждый фотон в итоге "дает" один электрон, который после серии реакций позволяет растению запасти солнечную энергию в форме особых молекул.
До настоящего момента ни одна искусственно созданная система, предназначенная для перевода солнечной энергии в электрическую, не могла сравниться с растительными системами по эффективности "усвоения" фотонов. Идея создания гибридных систем также не смогла реализоваться, так как ученым не удавалось обеспечить эффективный перенос электронов с растительных компонент на электроды.
Авторы нового исследования решили связать ферментативную систему сине-зеленых водорослей Thermosynechococcus elongatus с электродом посредством молекулярных "проводов". Японские исследователи использовали фотосистему I - один из ферментных комплексов фотосинтетической системы T. elongatus. В состав фотосистемы I входит витамин К, который принимает на себя электрон. Ученые создали аналог витамина К, снабженный двумя парами углеводородных "проводов". С помощью одной углеводородной цепи синтетический витамин К подсоединялся к фотосистеме I, а с помощью второй - к золотому электроду. Непосредственно "подключение" осуществлялось за счет особых молекулярных комплексов.
По словам авторов исследования, созданная ими система позволила добиться очень высокой эффективности переноса электронов от фотосистемы I к электроду. В перспективе они рассчитывают использовать аналогичный принцип для создания других гибридных систем.