Mokslo ir technologijų pasaulis

Kai kurių geriausiai gamtoje saulės šviesą sugeriančių biologinių sistemų sandaros tyrimai leidžia mokslininkams kalbėti apie naujos kartos saulės elementų sukūrimą.

Vašingtono universiteto Sent Luise ir Ouk Ridžo nacionalinės laboratorijos (JAV) tyrėjai pritaikė mažo kampo neutronų sklaidos metodą tam, kad ištirtų chlorosomų, esančių žalioje fotosintezės bakterijoje, sandarą. Chlorosomos pasižymi tuo, kad itin veiksmingai surenka saulės šviesą (kuri verčiama į energiją) netgi esant silpnam apšvietimui arba ekstremalioms aplinkos sąlygoms.

„Tai vieni iš pačių veiksmingiausių šviesą sugeriančių antenų kompleksų, kuriuos tik galima aptikti gamtoje“, – pasakoja straipsnio bendraautoris Volteris Urbanas (Volker Urban) iš Ouk Ridžo nacionalinės laboratorijos.

Neutronų analizė, atlikta intensyvaus izotopų srauto reaktoriuje, leido mokslininkų komandai ištirti chorosomų sandarą, esant įvairioms šiluminėms ir joninėms sąlygoms.

„Mes aptikome, jog esant visoms šioms sąlygoms, chlorosomų sandara pakito labai mažai, o tai reiškia, kad jos yra itin stabilios, – teigia V. Urbanas. – Tai svarbu, kuomet kalbame apie potencialias biohibridines technologijas – jeigu sugalvotume jas panaudoti šviesai sugerti sintetinėse medžiagose, pavyzdžiui, hibridiniuose saulės elementuose“.

Tokių šviesą sugeriančių kompleksų kaip chlorosomų dydis, forma ir sandara yra itin svarbūs, kuomet saulės elementuose elektronai yra pernešami į puslaidininkinius elektrodus. Jeigu mokslininkams pavyktų išsiaiškinti, kaip chlorosomos funkcionuoja gamtoje, veikimo mechanizmą būtų galima pabandyti atkartoti kuriant novatoriškus biohibridinius saulės elementus.

„Chlorosomos yra nuostabios tuo, kad šie stambūs ir sudėtingi dariniai sugeba veiksmingai sugerti saulės šviesą dideliu paviršiaus plotu ir tuomet nukreipti sugertą šviesą į reakcijos centrą praktiškai be jokių nuostolių, – stebisi mokslininkas. – Kodėl visas šis mechanizmas taip puikiai veikia, visiškai nėra aišku“.

„Mes bandome surasti bendrus dėsningumus, kurie svarbūs veiksmingai sugeriant ir perduodant saulės šviesą, bei išsiaiškinti, kaip gamta visa tai sugebėjo išspręsti“.

Mažo kampo neutronų sklaida leido mokslininkams aiškiai stebėti sudėtingas biologines sistemas nanomastelio lygiu nepažeidžiant pačių bandinių.

„Naudodami neutronus, mes įgauname pranašumą, nes pasimato labai ryškus abiejų fazių – chlorosomų ir deuteriu praturtintų darinių – kontrastas, – prideda tyrėjas. – Tai leidžia pamatyti kažką panašaus į aiškų juodą ir baltą vaizdą“.

Mokslininkų komandai vadovavo Robertas Blankenšipas (Robert Blankenship) iš Vašingtono universiteto. Tyrėjų darbas išspausdintas „Langmuir“ žurnale.