Зеленые бактерии могут послужить прообразом новых солнечных батарей

Новости - Новости солнечых технологий

зеленые бактерии могут послужить прообразом новых солнечных батарей

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:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Каталог энергетических компаний:

Кременчугская ГЭС

News image

Кременчугская ГЭС (укр. Кременчуцька ГЕС) — третья ступень каскада гидроэлектростанцийна территории Украины (г.Светловодск, Киро...

Энергоатом

News image

Общие сведения. 17 октября 1996 года постановлением Кабмина Украины было создано государственное предприятие Национальная атомн...

Каневская ГЭС

News image

Каневкая ГЭС (укр. Канівська ГЕС) — вторая ступень каскада гидроэлектростанций на территории Украины, в г.Каневе, Черкасская обл...

Киевская ГЭС

News image

Киевская ГЭС (укр. Киϊвська ГЕС) — первая (верхняя) ступень каскада гидроэлектростанций на территории Украины, построенная ...

Курская АЭС

News image

Курская АЭС — атомная электрическая станция в России, расположена в г. Курчатове Курской области, в 40 км к западу от г. Курска ...

Запорожская АЭС

News image

Общие сведения. Запорожская АЭС (ЗАЭС) расположена в степной зоне Украины на берегу Каховского водохранилища. Это крупнейшая в Е...

Авторизация

Login Register