Rub-Los científicos publican 'papel muy importante'IMAGEN: Mientras que las hojas se vuelven la energía de la luz solar para la conversión de dióxido de carbono para la biomasa, los dispositivos fotovoltaicos aprovechan la luz para producir electricidad.
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En las hojas, el fotosistema 1 (PS1) absorbe la luz y su energía es finalmente utilizado para la conversión de dióxido de carbono para la biomasa. Dispositivos fotovoltaicos, se acumulan en su mayoría de semiconductores basados ??en silicio, también aprovechan la luz solar, pero la producción de electricidad. Un enfoque para el desarrollo de la energía fotovoltaica más baratos y renovables consiste en la sustitución de la semi-conductor con los complejos de proteínas de membrana aisladas de la fotosíntesis. Equipo del Prof. Dr. Matthias Rögner aísla una PS1 altamente estable de cianobacterias termófilas que viven en las aguas termales en Japón. Sin embargo, la integración de este componente natural en dispositivos artificiales se enfrenta a uno de los retos principales. PS1 muestra ambos dominios hidrofílicos e hidrofóbicos que complican su inmovilización sobre electrodos.
Los estímulos hidrogeles redox sensible como matriz artificial para fotosistema 1
Dr. Nicolas de los equipos del Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann Plumeré y desarrollar materiales de conducción electrónica complejos, llamados hidrogeles redox, con estímulos propiedades sensibles. Los investigadores PS1 incrustados en esta matriz artificial y cuando sea capaz de ajustar con precisión el entorno local de las proteínas fotosintéticas naturales. Las propiedades hidrófobas / hidrófilas de hidrogel pueden ser controlados por cambio de pH y se ajustaron para el requisito hidrófoba del fotosistema. Este entorno especialmente diseñado proporciona las condiciones óptimas para PS1 y supera los pasos limitantes cinéticas, que se encuentran en las hojas naturales. Este procedimiento produce los más altos fotocorrientes observados hasta la fecha para los bio-fotoelectrodos semi-artificiales, mientras que la tasa de transferencia de electrones supera en un orden de magnitud a la observada en la naturaleza.
Hacia una mayor eficiencia y la energía fotovoltaica flexibles
Esta mejora aumenta la eficiencia de nuestro concepto biophotovoltaic inicial de la nanowatt a la gama microvatio. En el corto plazo, la energía fotovoltaica a base de silicio todavía superan a los bio-dispositivos en términos de estabilidad y eficiencia. No obstante, las solicitudes iniciales de bio-energía fotovoltaica no se superponen con sus homólogos de semiconductores. En particular, pueden ser utilizados para generar la energía de los dispositivos médicos de tamaño micro tales como sensores implantados en lentes de contacto. Como perspectiva futura, el fotosistema proporciona la base para el desarrollo de células solares baratos y flexibles para ser aplicado sobre superficies irregulares.
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