科學家發明人造光合作用係統

http://big5.xinhuanet.com/gate/big5/news.xinhuanet.com/world/2011-02/12/c_121070304.htm

美國每日科學網站2月10日報道 研究人員正在利用碳納米管和DNA開發一種新型太陽能電池，它能像植物體內天然的光合作用係統那樣自我修復，從而延長使用壽命並降低成本。

普渡大學機械工程係助理教授崔宗鉉(音)說：“我們利用光學納米材料制造了人造光合作用係統，它能利用太陽能，將之轉化為電能。”

崔說，該設計利用了被稱為“單壁碳納米管”的不同尋常的電子學特性，把它們用作“光能電池中的分子電線”。

他說：“我認為我們的研究方法有望產業化，不過目前我們仍然處在基礎研究階段。”

光電化學電池能把太陽光轉化為電能，並利用電解液來傳輸電子，形成電流。這些電池含有被稱為“載色體”的可吸收光的染料，這些類似葉綠素的分子在接觸光線之後會降解。

崔說：“這種降解正是傳統光電化學電池的關鍵問題。”

新技術模擬大自然的方式克服了這一問題：不斷用新染料取代遭光子破壞的染料。崔說：“這種自我再生在植物中每時每刻都在進行。”

根據這一新理念，有可能制造出新型的光電化學電池，只要不斷補充新的載色體，它就能無限期地開足馬力工作。

在電池中，碳納米管充當了固定D N A片斷的平臺。在重組後擁有特定核苷酸序列的DNA能夠識別並依附在載色體上。崔說：“DN A能識別染料分子，隨後整個係統自動自我組裝。”

當需要替換載色體時，可以通過化學過程或補充新的具有不同核苷酸序列的DNA片斷，去除已損壞的染料分子。隨後便可添加新的載色體。這項模擬自然界自我修復機制的技術有兩個關鍵點：分子識別以及熱力學亞穩性，亦即係統不斷被分解和重新組裝的能力。