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單分子太陽能電池:單個蛋白質復合體可發電

鉅大LARGE  |  點擊量:103次  |  2020年04月22日  

摘要
由Joachim Reichert, Johannes Barth,和Alexander Holleitner(慕尼黑工業大學)領導的科研團隊,和Itai Ca... 關鍵字:光合蛋白系統 光電流 人造光伏裝置 光驅動性 電流發電機。

由JoachimReichert,JohannesBarth,和AlexanderHolleitner(慕尼黑工業大學)領導的科研團隊,和ItaiCarmeli(特拉維夫大學)開發出了一種方法,用來測量單個功能化的光合蛋白系統的光電流??茖W家們可以證明,當保留他們的生物分子功能特性的時候,該系統可以集成和選擇性地輸入到人造光伏裝置建筑中。


蛋白質代表了光驅動性,高效的單分子電子泵--其可以在納米級電路中扮演電流發電機的角色。


各學科團隊將該結果發表在了本周出版的《自然納米技術》上。


科學家調查研究了photosystem-I反應中心這是一個位于藍藻細菌葉綠體膜的葉綠素蛋白質復合體。植物,藻類,細菌使用光合作用來將太陽能轉換為化學能。該過程的初級階段(此階段主要為吸收光,能量和電子轉移)由葉綠素、類胡蘿卜素復合物組成的光合蛋白質調解。直到現在,沒有任何方法能足夠靈敏地去測量由單個蛋白質產生的光電流。Photosystem-I展示了此前僅僅在光合作用系統中發現的杰出的光電特性。納米級尺寸進一步使Photosystem-I成為分子光電學應用中一個有前途的單元。


科研人員要征服的第一個挑戰是,開發一種在強光場中電接觸單個分子的方法。已實現納米器件的中心元是自組裝的光合作用蛋白質,和通過半胱氨酸突變群組綁定到金電極的共價鍵。光電流通過掃描近場光學顯微裝置中的一個表面覆金的玻璃尖端進行測量。光合蛋白被光子通量進行光激發,光子通量是通過四面體尖端進行引導的,同時四面體尖端還提供電接觸。使用該技術,物理學家可以監測單蛋白質單元產生的光電流。(編譯:劉路)


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