目前,研究人员正在利用碳纳米管和DNA开发一种新型太阳能电池,它能像植物体内天然的光合作用系统那样自我修复,从而延长使用寿命并降低成本。
普渡大学机械工程系助理教授崔宗铉(音)说:“我们利用光学纳米材料制造了人造光合作用系统,它能利用太阳能,将之转化为电能。”
崔说,该设计利用了被称为“单壁碳纳米管”的不同寻常的电子学特性,把它们用作“光能电池中的分子电线”。
他说:“我认为我们的研究方法有望产业化,不过目前我们仍然处在基础研究阶段。”
光电化学电池能把太阳光转化为电能,并利用电解液来传输电子,形成电流。这些电池含有被称为“载色体”的可吸收光的染料,这些类似叶绿素的分子在接触光线之后会降解。
崔说:“这种降解正是传统光电化学电池的关键问题。”
新技术模拟大自然的方式克服了这一问题:不断用新染料取代遭光子破坏的染料。崔说:“这种自我再生在植物中每时每刻都在进行。”
根据这一新理念,有可能制造出新型的光电化学电池,只要不断补充新的载色体,它就能无限期地开足马力工作。
在电池中,碳纳米管充当了固定D N A片断的平台。在重组后拥有特定核苷酸序列的DNA能够识别并依附在载色体上。崔说:“DN A能识别染料分子,随后整个系统自动自我组装。”
当需要替换载色体时,可以通过化学过程或补充新的具有不同核苷酸序列的DNA片断,去除已损坏的染料分子。随后便可添加新的载色体。这项模拟自然界自我修复机制的技术有两个关键点:分子识别以及热力学亚稳性,亦即系统不断被分解和重新组装的能力。(生物谷Bioon.com)