Cолнечную батарею из белка и квантовых точек создали в России

МОСКВА, 21 ноя – РИА Новости. Ученые НИЯУ МИФИ создали “солнечную батарею” на основе гибридного материала, состоящего из квантовых точек и светочувствительных белков. Авторы разработки считают, что она имеет большой потенциал для солнечной энергетики и оптической обработки информации. Результаты исследования опубликованы в “Biosensors and Bioelectronics”.Белки одноклеточных организмов архей – бактериородопсины – способны перерабатывать энергию света в энергию химических связей (подобно хлорофиллу у растений). Это происходит за счет переноса положительного заряда через клеточную мембрану. Бактериродопсин работает как протонный “насос”, что делает его готовым природным элементом солнечной батареи. Важное отличие бактериродопсина от хлорофилла – это его способность работать без участия кислорода. Это позволяет археям жить в очень агрессивных средах вроде глубин Мертвого моря, что эволюционно привело к их высокой химической, термической и оптической стабильности. При этом, осуществляя “прокачку” протона, бактериородопсин многократно меняет цвет за миллиардные доли секунды, поэтому он является перспективным материалом для создания голографических процессоров. 7 декабря 2017, 16:36Физики создают солнечную батарею на основе графена и квантовых точекУченые Национального исследовательского ядерного университета “МИФИ” сумели значительно улучшить эти свойства бактериородопсина, связывая его с квантовыми точками – полупроводниковыми наночастицами, способными концентрировать световую энергию в масштабах всего нескольких нанометров и передавать ее бактериородопсину без испускания света. “Мы создали высокоэффективную работающую светочувствительную ячейку, генерирующую электрический ток под действием света с очень низкой энергией фотонов. В обычных условиях такая ячейка не работает, так как светочувствительные молекулы вроде бактериородопсина поглощают свет только в очень узком диапазоне энергий. А квантовые точки делают это в очень широком диапазоне, и даже могут преобразовать два фотона низкой энергии в один фотон высокой энергии, как бы складывая их”, – рассказал один из авторов исследования, научный сотрудник НИЯУ МИФИ Виктор Кривенков.По его словам, создавая условия для излучения фотона высокой энергии, квантовая точка может не излучать его, а передать бактериородопсину. Так в НИЯУ МИФИ получили ячейку, способную работать при освещении в диапазоне от ультрафиолетового до инфракрасного.

“Мы используем междисциплинарный подход на стыке химии, биологии, физики наночастиц и фотоники. Квантовые точки получают методами химического синтеза и покрывают молекулами, делающими их поверхность одновременно биосовместимой и заряженной, после чего связывают с поверхностью бактериородопсин-содержащих пурпурных мембран архей Halobacterium salinarum. В итоге у нас – гибридные комплексы, в которых эффективность переноса энергии от квантовой точки к бактериородопсину очень высока (около 80%)”, – рассказал ведущий ученый лаборатории нано-биоинженерии НИЯУ МИФИ Игорь Набиев. 18 июня 2018, 09:00РИА НаукаВ МИФИ разработали микрокапсулы с квантовыми точками для диагностики ракаКак считают авторы разработки, полученные результаты демонстрируют потенциал создания высокоэффективных светочувствительных элементов на основе биоструктур. Они применимы не только в солнечной энергетике, но и в оптической обработке информации. Авторы подчеркивают очень высокое качество нано-био-гибридного материала и перспективу превзойти лучшие коммерческие образцы с возможным увеличением эффективности на порядки. Следующая задача научного коллектива в этом направлении – оптимизировать структуру светочувствительной ячейки.

1900000

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *