Cyjanobakterie żyjące w australijskich stromatolitach zawierają w sobie chlorofil absorbujący światło widma czerwonego oraz podczerwieni i przekształcają je na energię. Odkrycie to może wspomóc tworzenie nowego typu ogniw słonecznych - pisze Science.
Składające się z cienkich lamin węglanu wapnia stromatolity, znalezione w Zatoce Rekina w Australii Zachodniej, zawierają cyjanobakterie, w których odkryto nową piątą formę chlorofilu - absorbującą czerwoną i podczerwoną część światła słonecznego i przekształcającą ją w energię.
Stromatolity, powstałe na skutek działalności cyjanobakterii znajdują się pośród najbardziej prymitywnych form życia, datowanych na okres od 3,4 mld lat. Ich warstwowa struktura jest stworzona przez cyjanobakterie. Ucierpiały one w trakcie ewolucji zwierząt, które pożywiały się matami stworzonymi z glonów i obecnie znajdowane są tylko w niegościnnych środowiskach, w których zwierzęta te są rzadkie - jak w bardzo słonej Zatoce Rekina.
Min Chen i jej koledzy z Uniwersytetu w Sydney w Australii, szukali interesującej formy chlorofilu w stromatolitach, jako, że wody w których są znajdowane - i sedymentacja, która je pokrywa - filtrują większość światła widzialnego dosięgającego cynajobakterii w nich występujących. Zespół przypuszczał, że cyjanobakterie w stopniu większym niż zaawansowany absorbują docierające do nich widmo podczerwone.
Ich intuicja była prawidłowa, ale zamiast znanego chlorofilu w nowych związkach znaleźli kompletnie nowy typ chlorofilu - chlorofil f - tworzony przez jeszcze nienazwane nitkowate bakterie.
Ponieważ około połowy światła słonecznego dochodzi w postaci podczerwieni, wytwórcy ogniw fotowoltaicznych pracują od dawna nad sposobami zwiększenia spektrum widma absorbowanego przez panele słoneczne poza światło czerwone. "Natura użyła prostej modyfikacji chlorofilu, aby przejąć większą ilość światła słonecznego. Dlaczego nie możemy się od niej tego nauczyć?" -zastanawiała się Chen.
Shuguang Zhang i jego koledzy z Massachusetts Institute of Technology sądzą, że mogą zrobić więcej niż uczyć się od chlorofilu - stosując go w ogniwach fotowoltaicznych.
Poprzednia praca Zhanga zawierała technologię tworzenia ogniw słonecznych, używając białek z liści szpinaku. Białka te znane jako photosystem I zawierają szereg 200 wrażliwych na światło molekuł chlorofilu, które używają fotonów do uwolnienia elektronów do związania dwutlenku węgla do reszt cukrowych.
Jeśli elektron nie zostanie natychmiast zebrany z fotosystemu w ogniwie słonecznym, zrekombinuje się ze swoją dziurą - niezapełnionym miejscem w powłoce walencyjnej - i energia wygenerowana w tym procesie zostanie wyemitowana w postaci nowego fotonu. W rozwiązaniu Zhanga fotosystem jest zakotwiczony do półprzewodnikowego nanodrutu, co umożliwia przekazanie elektronu do metalu, ułatwiając photosystemowi I generowanie energii.
Dodanie różnych typów chlorofilu do tego typu ogniw słonecznych ma sens -powiedział Science James Barber z Imperial College w Londynie. "Jeśli ma się różnego typu chlorofil z różnymi możliwościami absorpcji, daje to przechwytywanie większego spektrum światła słonecznego. Jest to ważne dla tworzenia ogniw fotolowoltaicznych i sztucznej technologii fotosyntezy" - dodaje.
Zgadza się z tym Zhand, który obecnie pracuje z Michaelem Gr"tzelem ze Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologii w Lozannie nad niskokosztowym barwnikiem wrażliwym na światło przeznaczonym dla ogniw słonecznych, w którym zastosowano nieorganiczne składniki molekularne do absorpcji światła, działające w ten sam sposób co chlorofil. Badacze ci próbują także stworzyć nowy model ogniwa, mogący używać cyjanobakterii.
Odkrycie to ważne jest także z ewolucyjnego punktu widzenia: anaerobowe bakterie, które dominowały we wczesnym stadium rozwoju Ziemi, absorbowały podczerwień, podczas gdy dzisiejsze bakterie tlenowe potrzebują do życia widzialnej części widma słonecznego. "To kilka przykładów +organizmów pomostowych+, które absorbują fale o długości od 700 do 800 nanometrów" - uważa Barber.
źródło: PAP - Nauka w Polsce
Solarne gonty już za dwa lata.
komentarze [0]
