Новости - Новости солнечых технологий
Ученые открыли структуру упаковки светочувствительных молекул зеленых бактерий, помогающую организмам чрезвычайно эффективно перерабатывать солнечный свет в химическую энергию, необходимую им для жизни. Открытие может в будущем привести к созданию нового поколения солнечных батарей, считают авторы исследования, опубликованного в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Зеленые бактерии, ставшие предметом исследования ученых, используют энергию света для переработки соединений серы или железа, подобно тому, как растения используют солнечный свет в фотосинтезе. При этом организмы вынуждены довольствоваться очень ограниченным количеством солнечного света, так как живут они в водах горячих гидротермальных источников или в морях на глубине более 100 метров.
Для эффективного использования даже небольших количеств солнечного света светочувствительные молекулы бактериального хлорофилла (бактериохлорофилла) в организмах, похожие на светочувствительные молекулы растений и придающие им зеленый цвет, объединяются молекулярные комплексы - так называемые хлоросомы.
Структура этих хлоросом до сих пор оставалась последней неизученной структурой светочувствительных комплексов молекул, встречающихся в природе.
Причиной этого является необычайное разнообразие хлоросом - разные их типы содержат разное количеств молекул бактериального хлорофилла, которое может составлять до 250 тысяч, имеют различную форму и структуру упаковки молекул. Такое разнообразие молекулярных комплексов, встречающееся в одном и том же организме, невозможно изучить обычными рентгеноструктурными методами.
Для того, чтобы обойти эту проблему, ученым пришлось использовать комбинацию генетических и структурных методов, а также математическое моделирование для изучения структуры одного единственного типа бактериальных хлоросом.
С помощью генетических методов мы создали клон зеленых бактерий, активность некоторых генов в котором была отключена и он содержал только один тип хлоросом. Этот лабораторный клон при облучении рос намного медленнее своих диких аналогов, что натолкнуло нас на мысль о том, что сложность устройства хлоросом - ключевой фактор их эффективности в переработке света бактериями , - сказал профессор Дональд Брайант (Donald Bryant), руководивший работами, слова которого приводит пресс-служба Пенсильванского университета.
С помощью электронной микроскопии в условиях сверхнизких температур ученые обнаружили, что хлоросомы бактерий имеют трубчатую форму. При этом клоны имели только один тип трубок, тогда как природные зеленые бактерии имели наборы таких хлоросом, организованные в упорядоченные структуры.
Дальнейшие исследования показали, что молекулы хлорофилла в хлоросомах объединены в пары под определенным углом и закручены в винтовые спирали.
Набор хлоросом различного размера с различным количеством хлорофиллов, объединенных в пары и закрученных под разными углами, и определяет способность организмов чрезвычайно эффективно использовать солнечный свет. Он позволят очень быстро доставить полученный свет в любую точку клетки, нуждающуюся в энергии.
Математическое моделирование показало, что если бы все хлоросомы были одинаковы и упорядочены, доставка энергии света к определенному месту в клетке неизбежно требовала бы включения этот процесс всей системы молекул хлорофилла в организме. Этот процесс требовал бы относительно большое количество времени. В сравнении с несколькими наносекундами освещения, выпадающего этому типу организмов всего несколько раз в день, это время может быть слишком большим , - сказал Брайант.
В случае зеленых бактерий каждый новый фотон света перераспределяется между небольшим набором хлоросом, распределенных в организме хаотически, а потому его энергия используется очень быстро и эффективно.
Мы могли бы использовать этот принцип в солнечных батареях будущего. В создании искусственных систем, подобных хлоросомам нет ничего сложного , - добавил Брайант.
Читайте: |
---|
Бурейская ГЭС![]() Буре йская гидроэлектроста нция — действующая ГЭС на реке Бурее, в Амурской области у посёлка Талакан. Входит в Бурейский каскад... |
Открытое акционерное общество Теплоэнергомонтаж![]() Адрес: просп. Ленина, 30, г. Харьков, 61166, Украина Телефон: +38(057) 702-02-52, 702-19-81 Веб-сайт: http://ww... |
Билибинская АЭС![]() Били бинская АЭС — атомная электростанция, расположена рядом с городом Билибино Чукотского автономного округа. Станция состои... |
Калининская АЭС![]() Калининская атомная электростанция (КАЭС) — атомная электростанция, расположена на севере Тверской области в 150 км от города Тв... |
Итайпу![]() «Итайпу » — крупная ГЭС на реке Парана, за 20 км до г. Фос-ду-Игуасу (Foz do Iguacu) на границе Бразилии и Парагвая Работы по пр... |
Гури![]() «Гу ри» — крупная ГЭС в Венесуэле в штате Боливар на реке Карони в 100 км до впадения в Ориноко. Официальное название — гидро... |
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ КЭС![]() |
Солнечные «ветряки»![]() |
ЛАЗЕРЫ ПРЯМОЙ НАВОДКОЙ![]() |