Inspirándose en la naturaleza, los investigadores del City College of New York CCNY pueden demostrar una estrategia sintética para estabilizar materiales de recolección de energía solar bioinspirados. Sus hallazgos, publicados en el último número de Química de la naturaleza , podría ser un gran avance en la funcionalización de conjuntos moleculares para futuras tecnologías de conversión de energía solar.
En casi todos los rincones del mundo, a pesar de las condiciones extremas de calor o frío, encontrará organismos fotosintéticos que se esfuerzan por capturar la energía solar. Descubrir los secretos de la naturaleza sobre cómo recolectar luz de manera tan eficiente y sólida podría transformar el panorama de las tecnologías de energía solar sostenible, especialmente a raíz del aumento de las temperaturas globales.
En la fotosíntesis, el primer paso es decir, la captación de luz implica la interacción entre la luz y la antena captadora de luz, que está compuesta de materiales frágiles conocidos como conjuntos supramoleculares. Desde plantas de hojas verdes hasta bacterias diminutas, la naturalezadiseñó un sistema de dos componentes: los ensamblajes supramoleculares están incrustados dentro de andamios de proteínas o lípidos. Aún no está claro qué papel juega este andamio, pero investigaciones recientes sugieren que la naturaleza puede haber desarrollado estos sofisticados entornos de proteínas para estabilizar sus frágilesensamblajes moleculares.
"Aunque no podemos replicar la complejidad de los andamios de proteínas que se encuentran en los organismos fotosintéticos, pudimos adaptar el concepto básico de un andamio protector para estabilizar nuestra antena de recolección de luz artificial", dijo la Dra. Kara Ng. Su co-los autores incluyen Dorthe M. Eisele e Ilona Kretzschmar, ambos profesores de CCNY, y Seogjoo Jang, profesor de Queens College.
Hasta ahora, la traducción de los principios de diseño de la naturaleza a aplicaciones fotovoltaicas a gran escala no ha tenido éxito.
"El fracaso puede estar en el paradigma de diseño de las arquitecturas de células solares actuales", dijo Eisele. Sin embargo, ella y su equipo de investigación, "no pretenden mejorar los diseños de células solares que ya existen. Pero queremos aprender de la naturalezaobras maestras para inspirar arquitecturas de recolección de energía solar completamente nuevas ", agregó.
Inspirados por la naturaleza, los investigadores demuestran cómo las moléculas pequeñas y reticuladas pueden superar las barreras hacia la funcionalización de conjuntos supramoleculares. Descubrieron que las moléculas de silano pueden autoensamblarse para formar un andamio estabilizador entrelazado alrededor de una luz supra-molecular artificial.-antena de recolección.
"Hemos demostrado que estos materiales intrínsecamente inestables ahora pueden sobrevivir en un dispositivo, incluso a través de múltiples ciclos de calentamiento y enfriamiento", dijo Ng. Su trabajo proporciona una prueba de concepto de que un diseño de andamio en forma de jaula estabiliza supra-ensamblajes moleculares contra factores de estrés ambiental, como fluctuaciones extremas de temperatura, sin alterar sus propiedades favorables de captación de luz.
La investigación fue apoyada por el Fondo para la Ciencia Martin y Michele Cohen de CCNY, el Programa de Fotoquímica Solar del Departamento de Energía de EE. UU., La Oficina de Ciencias Energéticas Básicas y la Fundación Nacional de Ciencias NSF CREST IDEALS y NSF-CAREER.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por City College of New York . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :