可進行“光合作用”的新式太陽能電池

據(jù)美國物理學家組織網(wǎng)報道，美國研究人員正在研制一種新式太陽能電池，通過使用碳納米管和DNA等材料，該電池能像植物體內(nèi)天然的光合作用系統(tǒng)一樣進行自我修復，從而延長電池壽命并減少制造成本。

光電化學電池可將太陽光轉化為電力，使用能導電的電解液運送電子并制造出電流。傳統(tǒng)光電化學電池一個最大弊端是其內(nèi)吸收光線的染料難以更新，新技術通過不斷用新染料替換被光子破壞的染料從而解決了這個問題。

新設計利用了單壁碳納米管非同尋常的電學特性。碳納米管可包含一層到上百層石墨片，只有一層石墨片的稱為單壁碳納米管，其管徑約1.5納米左右，是一種非常理想的納米通道，一根開口的單壁碳納米管可以被用作“電動馬達”和“發(fā)電機”?？茖W家在實驗中將單壁碳納米管用作“捕光電池中的分子電線”。研究人員解釋說，在新電池中，碳納米管的主要功能是固定DNA片段。科學家也對DNA進行編程，讓其具有核苷酸所擁有的特定序列，使其能識別并且依附染料。一旦DNA識別出染料分子，系統(tǒng)就開始自我組裝，完成染料更新，就像植物體內(nèi)時時刻刻都在進行的自我再生。

基于這種想法研制的革新性光電化學電池，只要不斷向其中添加新染料，就能開足馬力繼續(xù)工作。而通過化學過程或通過增加具有不同核苷酸序列的新DNA片段，擊落舊染料分子，接著朝其中添加新染料分子，就可實現(xiàn)染料的新舊更替。

這項模擬自然界中自我修復機制的技術有兩個關鍵點：分子識別和該系統(tǒng)持續(xù)被溶解和重組的穩(wěn)定性。

領導這種新式電池研制的美國普渡大學機械工程學助教崔宗獻（音譯）表示：“現(xiàn)在，我們已經(jīng)使用光學納米材料制造出了一種人工光合作用系統(tǒng)，新系統(tǒng)可以捕獲太陽能，并將其轉化為電能。新方法將來可以進行工業(yè)化生產(chǎn)?！?/p>

之前其他研究曾使用從細菌中提取出來的生物載色體取代染料，而崔宗獻表示，使用天然載色體非常困難，其必須被捕獲并同細菌隔離開，而且其工業(yè)化生產(chǎn)也非常昂貴。因此，崔團隊在新試驗中沒有使用生物載色體，而是使用染料卟啉制成的人工載色體。

來源：科技日報

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