วันหนึ่งเทคนิคใหม่อาจนำไปสู่เซลล์แสงอาทิตย์ที่รวมตัวกันเหมือนกลุ่มแฟลชโมเลกุลและซ่อมแซมความเสียหายที่เกิดขึ้นในระหว่างการดำเนินการอย่างคร่าวๆของการเปลี่ยนแสงให้เป็นไฟฟ้า
มาด้วยกัน | เซลล์แสงอาทิตย์ในอนาคตอาจสร้างและซ่อมแซมตัวเองโดยใช้ส่วนผสมเพียงไม่กี่อย่าง ได้แก่ ศูนย์ปฏิกิริยาสังเคราะห์แสง (สีเขียว) เพื่อดักจับแสง ท่อนาโนคาร์บอน (แถบสีเทา) เพื่อนำกระแสและนาโนดิสก์ของไขมัน (สีเหลือง) และโปรตีน (สีแดงและสีน้ำเงิน) เพื่อรองรับโครงสร้าง .
MH. แฮมและคณะ/เคมีธรรมชาติ
ทีมวิจัยรายงานเมื่อวันที่ 5 กันยายนในNature Chemistry
การวิจัยเป็นการวางรากฐานสำหรับเซลล์สุริยะที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ราคาถูกและอายุการใช้งานไม่ แน่นอน
Jaime Grunlan ผู้เชี่ยวชาญด้านนาโนคอมโพสิตจากมหาวิทยาลัย Texas A&M ในคอลเลจสเตชันกล่าวว่า “นี่เป็นแบบจำลองที่มนุษย์สร้างขึ้นจากสิ่งที่ธรรมชาติสร้างขึ้น “นี่ดูเหมือนเป็นงานที่ไม่เคยมีมาก่อน ฉันไม่เคยเห็นอะไรแบบนี้มาก่อนเลย”
รังสีของดวงอาทิตย์อาจดูโหดร้าย แม้แต่กับใบไม้ที่เก็บเกี่ยว เมื่อการสังเคราะห์ด้วยแสงระเบิดเต็มที่ ใบไม้จะสร้างศูนย์ปฏิกิริยาการสังเคราะห์แสงใหม่อย่างต่อเนื่องเพื่อทดแทนส่วนที่เสียหายจากออกซิเจนที่รุนแรงและโมเลกุลที่ทำลายล้างอื่นๆ ที่เกิดจากแสงอัลตราไวโอเลตที่รุนแรง
วิศวกรเคมี Michael Strano จาก MIT ซึ่งเป็นผู้นำโครงการกล่าวว่า แทนที่จะพยายามสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีความทนทานอย่างยิ่ง เขากับ Stephen Sligar และ Colin Wraight จากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ Urbana-Champaign ร่วมกับเพื่อนร่วมงานคนอื่นๆ ได้ออกแบบระบบที่สามารถเปลี่ยนชิ้นส่วนที่เสียหายได้ง่าย
นักวิจัยเริ่มต้นด้วยศูนย์ปฏิกิริยาเก็บเกี่ยวแสงจากแบคทีเรียสีม่วง
จากนั้นจึงเพิ่มโปรตีนและไขมันบางส่วนสำหรับโครงสร้าง และท่อนาโนคาร์บอนเพื่อนำไฟฟ้าที่เกิดขึ้น
ส่วนผสมเหล่านี้ถูกเติมลงในถุงฟอกไตที่เติมน้ำ ซึ่งเป็นชนิดที่ใช้กรองเลือดของผู้ที่ไตไม่ทำงาน ซึ่งมีเมมเบรนที่เฉพาะโมเลกุลขนาดเล็กเท่านั้นที่สามารถผ่านเข้าไปได้ สารละลายซุปยังมีโซเดียมโคเลตซึ่งเป็นสารลดแรงตึงผิวเพื่อป้องกันไม่ให้ส่วนผสมทั้งหมดเกาะติดกัน
เมื่อทีมกรองสารลดแรงตึงผิวออกจากส่วนผสม ส่วนผสมจะประกอบเข้าด้วยกันเป็นหน่วย จับแสงและสร้างกระแสไฟฟ้า
การประกอบที่เกิดขึ้นเองเกิดขึ้นได้ด้วยคุณสมบัติทางเคมีของส่วนผสมและแนวโน้มที่จะรวมกันในตำแหน่งที่สบายอย่างกระฉับกระเฉงที่สุด โปรตีนจากโครงนั่งร้านพันรอบไขมัน ก่อตัวเป็นจานเล็กๆ โดยมีศูนย์ปฏิกิริยาสังเคราะห์แสงตั้งอยู่ด้านบน แผ่นดิสก์เหล่านี้เรียงตามท่อนาโนคาร์บอนซึ่งมีรูพรุนที่อิเล็กตรอนจากศูนย์ปฏิกิริยาสามารถผ่านได้
การเพิ่มโซเดียมโคเลตกลับเข้าไปในส่วนผสมจะแยกส่วนประกอบเชิงซ้อน แต่การกรองออกอีกครั้งทำให้พวกเขากลับมารวมกันอีกครั้ง
“ความคิดที่ว่ามันจะเกิดขึ้นแบบย้อนกลับและตามต้องการนั้นน่าทึ่งทีเดียว” สตราโนกล่าว “มันเข้าใกล้สิ่งที่เกิดขึ้นในทางชีววิทยา – สร้างระเบียบจำนวนมากด้วยการพลิกสวิตช์ มันเหมือนกับเอาชิ้นส่วนจิ๊กซอว์แล้วโยนขึ้นไปในอากาศแล้วมันก็ลงมารวมกัน”
คอมเพล็กซ์สูญเสียพลังงานไปในที่สุด แต่สามารถฟื้นคืนชีพได้ง่าย Strano กล่าว ทีมวิจัยได้แยกชิ้นส่วนยูนิตและเติมศูนย์ปฏิกิริยาสังเคราะห์แสง การแทนที่สี่ครั้งในช่วงเวลาหนึ่งสัปดาห์ทำให้คอมเพล็กซ์ยังคงดังอยู่
“นี่เป็นงานที่ดีมาก — ขั้นตอนที่พวกเขาได้รับ การควบคุมที่พวกเขามีเหนือระบบ” Mike Jones นักชีวเคมีแห่งมหาวิทยาลัยบริสตอลในอังกฤษกล่าว “มันเรียบง่าย มันดีมาก”
หน่วยไม่สามารถแข่งขันกับเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ซิลิคอนในปัจจุบันได้ แต่เซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ซิลิกอนถึงระดับประสิทธิภาพในปัจจุบันหลังจากการวิจัยและพัฒนาหลายทศวรรษเท่านั้นโจนส์กล่าว การลงทุนที่คล้ายคลึงกันในเทคโนโลยีใหม่นี้สามารถให้ระบบที่มีประสิทธิภาพสูง สามารถซ่อมแซมตัวเอง และทำงานได้ดีภายใต้สภาพแสงน้อย เขากล่าว
ยิ่งไปกว่านั้น วันหนึ่งส่วนผสมหลักของเซลล์แสงอาทิตย์เหล่านี้อาจถูกดึงออกมาจากวัสดุจากพืชได้อย่างง่ายดาย Strano กล่าว หรือแม้แต่จากขยะชีวมวล “เราสามารถเปลี่ยนขยะให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่เป็นระเบียบได้” เขากล่าว
แนะนำ : เคล็ดลับต่างๆ | เว็บรวมวิธีต่างๆ How to | จัดอันดับซีรีย์ | รีวิวครีม
