The current Bet365 opening offer for new customers is market-leading bet365 mobile app You can get a free bet right now when you open an account.

Καλύτερη κατανόηση της φωτοσύνθεσης ίσως οδηγήσει σε νέου τύπου τεχνητά ηλιακά κύτταρα

Μια φυσική διαδικασία που συμβαίνει κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης θα μπορούσε να οδηγήσει στο σχεδιασμό πιο αποδοτικών τεχνητών ηλιακών κυττάρων, σύμφωνα μια νέα μελέτη η οποία δημοσιεύθηκε στην επιστημονική επιθεώρηση Proceedings of the National Academy of Sciences.

Κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης, τα φυτά και άλλοι οργανισμοί, όπως τα άλγη και τα κυανοβακτήρια, μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια σε χημική ενέργεια που αργότερα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο για δραστηριότητες.

Στα φυτά, η φωτεινή ενέργεια από τον ήλιο προκαλεί ένα ηλεκτρόνιο να μετακινείται ταχέως κατά μήκος της κυτταρικής μεμβράνης. Στα τεχνητά ηλιακά κύτταρα, το ηλεκτρόνιο συχνά επιστρέφει στο σημείο εκκίνησής του και η ηλιακή ενέργεια που έχει ληφθεί χάνεται.

Στα φυτά, το ηλεκτρόνιο ουσιαστικά δεν επιστρέφει ποτέ στην αφετηρία του και αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η συλλογή ηλιακής ενέργειας στα φυτά είναι τόσο αποτελεσματική. Μια διαδικασία που ονομάζεται inverted-region electron transfer, μπορεί να συμβάλει στην αναστολή της επιστροφής του ηλεκτρονίου στα τεχνητά κύτταρα.

Τα ευρήματα της μελέτης, παρέχουν ποσοτικά στοιχεία που δείχνουν ότι η διαδικασία inverted-region electron transfer, είναι υπεύθυνη για την πολύ υψηλή απόδοση που συνδέεται με τη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας στη φωτοσύνθεση.

Θεωρητική εργασία πάνω σε αυτό το φαινόμενο έδωσε στον Δρ. Rudolph Marcus το βραβείο Νόμπελ Χημείας το 1992, αλλά μέχρι τώρα ο μηχανισμός αυτός δεν έχει δειχθεί σε φυσικά φωτοσυνθετικά συστήματα. Οι ερευνητές στη νέα τους μελέτη, μελέτησαν τα κέντρα φωτοσυνθετικών αντιδράσεων του Synechocystis, ενός είδος κυανοβακτηρίου του γλυκού νερού, το οποίο έχει τους ίδιους φωτοσυνθετικούς μηχανισμούς με τα φυτά.

“Ήμασταν σε θέση να αποκαλύψουμε την ύπαρξη του μηχανισμού για πρώτη φορά με την επινόηση μιας μεθόδου που θα μας επιτρέψει να κάνουμε τα απαιτούμενα πειράματα”, αναφέρουν οι ερευνητές στη μελέτη τους. “Τα ευρήματά μας δείχνουν νέους τρόπους για το πώς θα σκεφτόταν κανείς για το σχεδιασμό τεχνητών ηλιακών κυττάρων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν, για παράδειγμα, για την παραγωγή αερίου υδρογόνου, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καθαρό και ανανεώσιμο καύσιμο”.

“Η ηλιακή ενέργεια, η καθαρότερη και πιο άφθονη διαθέσιμη ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, μπορεί να μετατραπεί σε θερμική, χημική ή ηλεκτρική ενέργεια. Τα φυτά μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια πολύ αποδοτικά, πολύ πιο αποτελεσματικά από οποιοδήποτε ηλιακό κύτταρο”.

“Στη φωτοσύνθεση, το φως εισέρχεται, ένα ηλεκτρόνιο κινείται σε μια μεμβράνη και δεν επιστρέφει. Το μεγάλο πρόβλημα με τα τεχνητά συστήματα είναι ότι το ηλεκτρόνιο επιστρέφει πολλές φορές. Αυτό βρίσκεται στη ρίζα του γιατί τα φυτά είναι τόσο αποτελεσματικά στη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας”.

“Οι λεπτομέρειες που βασίζονται στην αποδοτική μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε φυτά είναι ελάχιστα κατανοητές, καθώς οι λεπτομερείς γνώσεις σε αυτόν τον τομέα είναι σημαντικές για να βοηθήσουμε στην αναζήτηση οικονομικά βιώσιμων τεχνητών ηλιακών μετατροπέων”.

“Η μελέτη μας έχει αποκαλύψει μία αρχή σχεδίασης η οποία βρίσκεται ήδη σε εξέλιξη στην αποδοτική μετατροπή της ηλιακής ενέργειας στα φυτά, και η ελπίδα είναι ότι αυτή η αρχή θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στη σχεδίαση νέων και καλύτερων τύπων τεχνητών ηλιακών κυττάρων”.

Παραπομπές: Hiroki Makita, Gary Hastings. Inverted-region electron transfer as a mechanism for enhancing photosynthetic solar energy conversion efficiencyProceedings of the National Academy of Sciences (2017). DOI: 10.1073/pnas.1704855114

Το άρθρο αυτό δημοσιεύθηκε αρχικά από το scientificallytalking.com

 

Σαν σήμερα στην επιστήμη


Πέμπτη
23
Νοεμβρίου
2017

Ημερολόγιο Εκδηλώσεων

Νοέμβριος 2017
Κ Δ Τ Τ Π Π Σ
1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30

Η Επιστήμη σε εικόνες