ДНК поможет собирать солнечную энергию

Ученые из Университета штата Аризона сообщили о значительном прогрессе в оптимизации систем, имитирующих первую стадию фотосинтеза – сбор и преобразование солнечной энергии.

Исследование было проведено под руководством Хао Яна, Яна Лю и Нила Вудбери, сообщает eurekalert.org. Его результаты представлены в журнале Journal of the American Chemical Society.

Команда использовала ДНК для создания самособирающихся структур, служащих основой для молекулярных комплексов с почти безграничным контролем над размером, формой и функциями. Система позволила соединить молекулы красителя так, чтобы они захватывали и передавали энергию на десятки нанометров с потерями менее 1% на нм. Пигмент имитирует функции хлорофиллового антенного комплекса естественных систем фотосинтеза.

«Природа развила навык сбора световой энергии и передачи ее на значительные расстояния к месту использования. Проблема в том, что натуральные комплексы сложно воспроизвести. Мы можем использовать готовые структуры, но хотим создать системы для собственных нужд, — сказал Вудбери. – Используя некоторые природные хитрости в контексте ДНК, мы преодолели существующие препятствия и изготовили системы, эффективно передающие энергию света в нужную точку».

Для дальнейшего изучения изобретенных структур специалисты получили грант у Министерства энергетики. В прошлом исследовании Ян с командой показали, что ДНК может играть роль программируемой основы для сбора красителя. Основываясь на этих результатах, ученые использовали принципы естественных фотосинтетических комплексов, создав гибкую платформу для изготовления сложных молекулярных фотонных систем.

«Приятно видеть, что ДНК можно запрограммировать как каркас, имитирующий природные светособирающие антенны для передачи энергии на большие расстояния», — сказал Ян.

Авторы рассматривают проект как потенциальную основу для новых систем преобразования и передачи энергии без потерь. Они могут помочь уменьшить зависимость человечества от ископаемого топлива.