Новые солнечные элементы самовосстанавливаются, как природные растительные системы
Исследователи создают новый тип солнечных элементов, талантливых самовосстаналиваться посредством нанотрубок и ДНК, как природная фотосинтезирующая совокупность растений. Целью новой разработке есть снижение срока стоимости и увеличение эксплуатации.
«Применяя оптические наноматериалы, мы создали неестественные фотосистемы для накапливания солнечной энергии и превращения ее в электричество», — говорит Джонг Чой, ассистент доктора наук инженерной механики в Университете Пердью.
Разработка основывается на необыкновенных электрических особенностях структур называющиеся «углеродные нанотрубки с одинарной стенкой», каковые употребляются как молекулярные проводники в светособирающих элементах, растолковывает Чой, что возглавляет группу ученых в Центре биологических наук и нанотехнологии Исследовательского парка Пердью.
«Эта разработка возможно запущена в серийное производство, но пока мы на этапе научно-исследовательских работ», — додаёт он.
Фотоэлектрохимические элементы преобразуют солнечные лучи в электричество и применяют электролит – проводящую электричество жидкость – для создания тока и передачи электронов. Элементы содержат светопоглощающие красители называющиеся «хромофоры», хлорофилловые молекулы, каковые разрушаются под действием солнечного света. По словам Чой, именно это разрушение есть критическим недочётом простых фотоэлектрохимических элементов, как информирует Sciencedaily.
Новая разработка преодолевает эту проблему так, как это происходит в природе — методом постоянной замены поврежденных светом красителей новыми.
«В растениях самовосстановление для того чтобы типа происходит любой час», — говорит Чой.
Новая концепция дает жизнь инновационному типу фотоэлектрохимических элементов, каковые работают с полной нагрузкой в течение неизвестного времени, пока добавляется новый хромофор.
Углеродные нанотрубки трудятся как платформа для фиксации нитей ДНК. Структура ДНК складывается из своеобразной последовательности составляющих элементов называющиеся «нуклеотиды», каковые выявят хромофоры и прикрепляются к ним. Как растолковывает Чой, ДНК выявит молекулы красителя, по окончании чего совокупность самовосстанавливается.
В то время, когда хромофор нужно заменить, он убирается химическим процессом либо посредством добавления новых нитей ДНК с различными нуклеотидными последовательностями, каковые отбрасывают поврежденные молекулы красителя. После этого добавляется новый хромофор.
Эти два элементы нужны данной технологии для имитирования природного механизма самовосстановления: молекулярное распознавание и термодинамическая долгосрочная стабильность, либо свойство совокупности всегда разрушаться и опять планировать.
Изучение есть продолжением работы, которую Чой проводил совместно с учеными из Университета и Массачусетского института технологий Иллинойса. В более раннем изучении использовался биологический хромофор, забранный у бактерий.
Но, по словам Чой, применять природный хромофор тяжело, его нужно собрать с бактерий и изолировать от них, а данный процесс через чур дорогой для воспроизведения в промышленных масштабах. И потому вместо биологического хромофора исследователи решили использовать синтетический, созданный из красителей называющиеся «порфирины».