Szakértők egész hada - biomérnökök, nanotehcnológiai szakemberek és biológusok - dolgoztak azon, hogy a világ első szilárd, fotoszintézisen alapuló napelemét megalkossák. Az új találmány a növények azon képességét használja föl, hogy a napfényt át tudják alakítani kémiai energiává, azaz fotoszintetizálnak. A munkáról a Nanoletters nevű újságban jelent meg közlemény, amely az American Chemical Society kiadványa.

Az evolúció során a zöld növények rendkívül magas fokra fejlesztették azt a képességüket, hogy a Nap energiáját maximálisan felhasználják. Ezt akarják kiaknázni a fejlesztők az új találmánnyal.
A "szerkezet" lelke egy fehérjekomplex (PS1), amelyet spenótlevelek kloroplasztiszából  a fotoszintézisnek helyet adó növényi sejtszervecskéből - vontak ki. Egy ilyen komplex átmérője a milliméter milliomod része (10-20 nanométer). Ezek a legkisebb elektromos áramkörök, amiket ismerünk - mondja Marc A. Baldo, a kutatásokat végző professzor.

Sokáig megoldatlan probléma volt a biológiai és a mesterséges anyagok ötvözése egy szerkezetben.
A biológiai rendszerek működéséhez vízre és sókra van szükség, de pontosan ez az a két anyag, ami az elektromos szerkezetek halálát jelenti. A találmány újdonsága, hogy fehérje (peptid) alapú membránon helyezték el a spenótból származó energiaátalakító komplexeket. A korábbi próbálkozások során lágy anyagokat használtak, amiben vizes közeget tudtak biztosítani a komplexek stabilizálására, de ezek nem alkalmasak arra, hogy elektromos berendezésekben praktikusan használhatók legyenek. Az új peptid tulajdonképpen egy szappanszerű, ún. felületaktív anyag, ami segíti az energiatermelő komplexeket, hogy a számukra legmegfelelőbb elrendeződésbe kerüljenek.

Az új típusú napelem elkészítéséhez a spenótot péppé őrölték, majd centrifugálással elkülönítették a fehérjéket belőle. Az így nyert zöld színű anyagot azután tovább tisztították. A tisztított komplexeket elegyítik a peptiddel, a már említett szappanszerű anyaggal. Az így kapott elegy azután egy szilárd, hideg felszínen képes arra, hogy ellássa energiatermelő funkcióját.

A membránt a rákötött energiatermelő komplexekkel együtt egy üveglapra vitték föl, amely áramvezető anyaggal van bevonva. A kutatók ezt nevezték el spenót szendvicsnek. Működéséhez nincs szükség vízre, és a membrán legalább három héten keresztül működőképes állapotban tartja a komplexeket. A kutatók szerint az új típusú membrán szerkezete valószínűleg olyan, hogy valamennyi vizet képes magában tartani - ami elegendő a komplexek működéséhez.

A kész szendvicset lézerrel megvilágították, és megmérték, hogy a besugárzott energia 12 százaléka alakul át elektromos töltéssé. Ezt az értéket 20 százalékra akarják felvinni. Ezt úgy próbálják elérni, hogy több rétegben viszik föl a komplexet. Egy másik alternatíva, hogy 3 dimenziós hálókat képeznek, így növelve meg a felületet.

Bodrogi Lilla

Forrás: origo.hu