圈點(diǎn)：要說鎖定和利用太陽光能,，地球上實在找不到比植物光合作用更有效的途徑。雖然一時還無法破解其奧秘,，但科學(xué)家此前照葫蘆畫瓢做成的液態(tài)光電化學(xué)電池,，在光電轉(zhuǎn)換率上據(jù)說已經(jīng)比目前性能最好的固態(tài)太陽能電池（光電轉(zhuǎn)換率不到20%）增加一倍多。隨著對植物光合作用的研究不斷深入,，此類具有自我修復(fù)能力的仿生太陽能電池開發(fā)頻傳喜訊,。普渡大學(xué)這一最新進(jìn)展也許正在暗示，未來太陽能發(fā)電的主宰不一定就是現(xiàn)今沸反盈天的光伏產(chǎn)業(yè),。
據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)報道,，美國研究人員正在研制一種新式太陽能電池，通過使用碳納米管和DNA等材料,，該電池能像植物體內(nèi)天然的光合作用系統(tǒng)一樣進(jìn)行自我修復(fù),，從而延長電池壽命并減少制造成本。
光電化學(xué)電池可將太陽光轉(zhuǎn)化為電力,，使用能導(dǎo)電的電解液運(yùn)送電子并制造出電流,。傳統(tǒng)光電化學(xué)電池一個最大弊端是其內(nèi)吸收光線的染料難以更新，新技術(shù)通過不斷用新染料替換被光子破壞的染料從而解決了這個問題,。
新設(shè)計利用了單壁碳納米管非同尋常的電學(xué)特性,。碳納米管可包含一層到上百層石墨片，只有一層石墨片的稱為單壁碳納米管,，其管徑約1.5納米左右,，是一種非常理想的納米通道，一根開口的單壁碳納米管可以被用作“電動馬達(dá)”和“發(fā)電機(jī)”?？茖W(xué)家在實驗中將單壁碳納米管用作“捕光電池中的分子電線”,。研究人員解釋說，在新電池中,，碳納米管的主要功能是固定DNA片段,。科學(xué)家也對DNA進(jìn)行編程,，讓其具有核苷酸所擁有的特定序列,，使其能識別并且依附染料。一旦DNA識別出染料分子,，系統(tǒng)就開始自我組裝,，完成染料更新,，就像植物體內(nèi)時時刻刻都在進(jìn)行的自我再生,。
基于這種想法研制的革新性光電化學(xué)電池，只要不斷向其中添加新染料,，就能開足馬力繼續(xù)工作,。而通過化學(xué)過程或通過增加具有不同核苷酸序列的新DNA片段，擊落舊染料分子,，接著朝其中添加新染料分子,，就可實現(xiàn)染料的新舊更替。
這項模擬自然界中自我修復(fù)機(jī)制的技術(shù)有兩個關(guān)鍵點(diǎn)：分子識別和該系統(tǒng)持續(xù)被溶解和重組的穩(wěn)定性,。
領(lǐng)導(dǎo)這種新式電池研制的美國普渡大學(xué)機(jī)械工程學(xué)助教崔宗獻(xiàn)（音譯）表示：“現(xiàn)在,，我們已經(jīng)使用光學(xué)納米材料制造出了一種人工光合作用系統(tǒng)，新系統(tǒng)可以捕獲太陽能,，并將其轉(zhuǎn)化為電能,。新方法將來可以進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。”
之前其他研究曾使用從細(xì)菌中提取出來的生物載色體取代染料,，而崔宗獻(xiàn)表示,，使用天然載色體非常困難，其必須被捕獲并同細(xì)菌隔離開,，而且其工業(yè)化生產(chǎn)也非常昂貴,。因此，崔團(tuán)隊在新試驗中沒有使用生物載色體,，而是使用染料卟啉制成的人工載色體,。（生物谷Bioon.com）
延伸閱讀：
美科學(xué)家研發(fā)液體電池可儲存太陽能
據(jù)國外媒體報道，美國麻省理工學(xué)院的杰弗里·格羅斯曼和他的同事已開始進(jìn)行一項初步研究,，有望找到一種用于捕獲和存儲太陽能的全新方式,，讓這種可再生能源無限期存儲和進(jìn)行運(yùn)輸。這項研究立基于二釕富瓦烯分子，來自于罕見昂貴并且類似鉑的元素釕,。
格羅斯曼和他的研究小組發(fā)現(xiàn),，二釕富瓦烯分子在吸收陽光時會改變形狀，變成半穩(wěn)定的形態(tài),。通過加入一種催化劑,，又可讓這種分子恢復(fù)到正常形態(tài)。這是一種非常有趣的現(xiàn)象,，在借助于催化劑使其恢復(fù)正常形態(tài)前,，這種分子可以吸收陽光并保持半穩(wěn)定狀態(tài)。通過催化劑改變形態(tài)后,，所吸收的太陽能便會釋放出來,，可用于為房屋供暖或者為家用電器供電。 >>閱讀全文
