Созданы фотоэлементы на основе ДНК - «Новости Электроники»
Преобразовывать солнечную энергию в электричество можно не только на кремниевых полупроводниках, но и с помощью органических молекул. Для создания светособирающего комплекса нужны два элемента: донор и акцептор электронов. Качество их работы определяется квантовой эффективностью, отражающей скорость, с которой фотоны света преобразуются в электронно-дырочные пары в полупроводнике.
Высокая квантовая эффективность достигается тогда, когда доноры и акцепторы находятся на удалении друг от друга, обеспечивающем минимальное самозатухание. Так называют процесс самопроизвольной передачи энергии от возбужденной фотоном молекулы к такой же невозбужденной.
Созданию такого вещества посвящено опубликованное в Frontiers in Chemistry новое исследование немецких ученых из Технологического института Карлсруэ. Они синтезировали супрамолекулярную, то есть более сложную, чем обычная молекула, систему на основе ДНК. Спираль молекулы ДНК используется как пространственный каркас для размещения хромофоров (флуоресцентных красителей) и бакиболов — молекул фуллерена, состоящих из шестидесяти атомов углерода.
Хромофоры являются донорами, а бакиболы — акцепторами электронов. Расположение этих молекул относительно друг друга, обусловленное структурой ДНК, предотвращает возникновение самозатухания.
«Мы доказали, что трехмерная структура супрамолекулярного комплекса сохраняется как в жидкой, так и в твердой фазе, которая, например, может стать основой будущих органических фотоэлектрических элементов», — отмечает ведущий автор исследования доктор Ханс-Ахим Вагенкнехт.
Для проверки сохранения пространственного строения супрамолекул в твердой фазе на их основе создали миниатюрный фотоэлектрический элемент. Наносистемы продемонстрировали отличное разделение зарядов, которое приводит к образованию дырок и электронов в хромофоре и переход последних в расположенные рядом бакиболы, что обеспечивает возникновение электрического заряда.
В ходе эксперимента было обнаружено, что комплекс на основе ДНК проявляет сильный круговой дихроизм, в том числе в твердой фазе. То есть супрамолекула гораздо более активна по отношению к световым волнам с левой круговой поляризацией, чем к правополяризованному свету, из-за асимметрии трехмерной спиральной структуры.
«Не стоит ожидать, что скоро у всех на крышах появятся солнечные батареи с ДНК. Но их свойства предполагают определенную перспективу: солнечные элементы на основе ДНК смогут воспринимать свет с круговой поляризацией в специализированных приложениях», - заключил Вагенкнехт.
Источник: solardaily.com
И будьте в курсе первыми!
