Ljudi sada mogu skupljati svjetlost poput biljaka i fotosintetskih bakterija
Inspirirani prirodom, istraživači iz Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), zajedno sa suradnicima sa Sveučilišta Washington, stvorili su novi materijal sposoban za hvatanje svjetlosne energije. Ovaj materijal pruža visoko učinkovit umjetni sustav sakupljanja svjetlosti s potencijalnim primjenama u fotonaponskim sustavima i biosnimanju.
Ovo istraživanje pruža temelj za prevladavanje izazova prilikom stvaranja hijerarhijskih funkcionalnih organsko-anorganskih hibridnih materijala. Primjeri takvih materijala u prirodi su kosti i zubi. Ti materijali obično iskazuju precizan raspored atoma koji im omogućuje postizanje mnogih izuzetnih svojstava, poput povećane čvrstoće i žilavosti.
Chun-Long Chen, vodeći autor studije, i njegovi suradnici, stvorili su novi materijal koji odražava strukturnu i funkcionalnu složenost prirodnih hibridnih materijala. Ovaj materijal kombinira programabilnost sintetske molekule nalik proteinima i složenost nanoklastera na bazi silikata, čime se stvara nova vrsta vrlo robusnih nanokristala. Istraživači su zatim programirali ovaj 2D hibridni materijal kako bi stvorili vrlo učinkovit sustav umjetnog sakupljanja svjetlosti.
"Sunce je najvažniji izvor energije koji imamo", rekao je Chen. "Željeli smo vidjeti možemo li programirati svoje hibridne nanokristale za sakupljanje svjetlosne energije - slično kao što to mogu prirodne biljke i fotosintetske bakterije - istovremeno postižući visoku robusnost i obradivost viđenu u sintetičkim sustavima."
Kako bi prikazali upotrebu ovog sustava, istraživači su umetnuli nanokristale u žive ljudske stanice kao biokompatibilnu sondu za snimanje živih stanica. Kada svjetlost određene boje obasja stanice, uz prisutnost su akceptorskih molekula, stanice emitiraju svjetlost druge boje.
Kada su molekule akceptora odsutne, promjena boje se ne primjećuje. Iako je tim do sada samo pokazao korisnost ovog sustava za snimanje živih stanica, unaprijeđena svojstva i visoka programabilnost ovog 2D hibridnog materijala navode ih da vjeruju da je ovo samo jedna od mnogih primjena.
"Iako je ovo istraživanje još uvijek u ranoj fazi, jedinstvene strukturne značajke i visoki prijenos energije POSS-peptidnih 2D nanokristala mogu se primijeniti na mnogo različitih sustava, od fotonaponskih sustava do fotokatalize", zaključio je Chen. Izvor: PNNL