光子を捕らえて電気に変換する有機分子は、大事な
量子効率は低いと見なされます「自己消火」が発生した場合に最適です。入ってくる光子によって励起された1つの分子が、そのエネルギーの一部を同じ非励起分子に譲り、その結果、2つの分子が中間エネルギー状態になり、電子の形成。しかし、電子供与体と電子受容体がより適切に分離されている場合、自己減衰が制限されるため、量子効率が向上します。
「DNAは、光捕集超分子を創製するための魅力的な足場です。そのらせん構造、ヌクレオチド塩基間の固定距離、標準的な塩基対を正確に制御しますここでは、DNAヘリックスに挿入された修飾ヌクレオシドに関連するカーボンバッキーボールが、また、超分子の立体構造が液相だけでなく固相でも保存されること、例えば将来の有機太陽電池などでもできることも示しています」
ハンス・アヒム・ワーゲンクネヒト博士、カールスルーエ工科大学(KIT)有機化学教授。
フレームワークとして、科学者は使用しました一本鎖DNA、デオキシアデノシン（A）およびチミン（T）鎖は20ヌクレオチド長です。この長さを選択したのは、短いDNAオリゴヌクレオチドは規則正しく組み立てられず、長いDNAオリゴヌクレオチドは水に不溶性であることが理論的に示唆されているためです。発色団は、紫色の蛍光を発する蛍光ピレン分子と赤色の蛍光を発するナイルレッド分子であり、それぞれが1つの合成ウラシルデオキシリボースヌクレオシドに非共有結合しています。各ヌクレオシドはDNA足場と塩基対を形成していましたが、ピレンとナイルレッドの順序は自己組織化の際に偶然に任されていました。
電子受容体に関しては、科学者フラーレンとも呼ばれる2種類のバッキーボールをテストしました。これらは、優れた消光（電子受容）特性を持つことが知られています。各バッキーボールは、5つまたは6つの炭素原子のインターロッキングリングで作られた中空のボールで、分子あたり合計60個の炭素原子でした。テストされたバッキーボールの最初の形式は、静電荷を介してDNAに非特異的に結合します。 2番目の形態（以前は電子受容体としてテストされていなかった）は、マロン酸エーテルを介して2つの隣接するU-デオキシリボースヌクレオシドに共有結合し、DNA上のヌクレオチドAと塩基対を形成することができました。
研究者らは、DNAベースの超分子の立体構造が固相で保存されていることを実験的に確認しました。この目的のために、彼らは、ミニチュア太陽電池の活性層として、あらゆる形態のブッキーボールで超分子をテストしました。この設計は、優れた電荷分離(発色団に正の正孔と負の電子電荷が形成され、隣接するバッキーボールによって受け入れられること)を示しましたが、特に2番目の形態ではそうでした。
著者はこれをより具体的に説明しています正規の塩基対を介して2番目の形式のDNAバックボーンに結合します。これにより、バッキーボールと発色団の間の距離が短くなります。これは、2番目の形式が太陽電池での使用に最も適していることを意味します。
科学者は誰もが持っていることを期待していません屋根にDNAが付いた太陽電池。しかし、DNAのキラリティーは興味深いものです。これに基づく太陽電池は、特殊なアプリケーションで円偏光で光を知覚できます。
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