Svarbios yra organinės molekulės, kurios fiksuoja fotonus ir paverčia juos elektra
Kvantinis efektyvumas laikomas mažesniuoptimalu, jei vyksta „savaiminis gesinimas“, kai viena molekulė, sužadinta įeinančio fotono, dalį savo energijos atiduoda identiškai nejudinančiai molekulei, dėl kurios abi molekulės yra tarpinėje energijos būsenoje, per žemoje elektrono susidarymas. Bet jei elektronų donorai ir akceptoriai yra geriau atskirti, savęs slopinimas yra ribotas, todėl pagerėja kvantinis efektyvumas.
„DNR yra patrauklikarkasas šviesą surenkančioms supramolekulėms kurti: jo spiralinė struktūra, fiksuoti atstumai tarp nukleotidų bazių ir kanoninės bazės poros tiksliai kontroliuoja chromoforų padėtį. Čia parodome, kad anglies rutuliukai, susieti su modifikuotais nukleozidais, įterptais į DNR spiralę, žymiai pagerina kvantinį efektyvumą. Taip pat parodome, kad trimatė supramolekulės struktūra yra išsaugota ne tik skystoje, bet ir kietoje fazėje, pavyzdžiui, būsimuose organiniuose saulės elementuose.
Dr. Hans-Achim Wagenknecht, Karlsrūhės technologijos instituto (KIT) organinės chemijos profesorius.
Kaip pagrindą mokslininkai naudojovienos grandinės DNR, deoksiadenozino (A) ir timino (T) grandinės yra 20 nukleotidų ilgio. Šis ilgis buvo pasirinktas todėl, kad teorija rodo, kad trumpesni DNR oligonukleotidai nesusitvarkys tvarkingai, o ilgesni netirpsta vandenyje. Chromoforai buvo fluorescuojančios pireno molekulės su violetine fluorescencija ir Nilo raudonosios molekulės su raudona fluorescencija, kurių kiekviena yra nekovalentiškai sujungta su vienu sintetiniu uracilo dezoksiribozės nukleozidu. Kiekvienas nukleozidas buvo suporuotas su DNR pastoliais, tačiau savaiminio surinkimo metu pireno ir Nilo raudonųjų tvarka buvo palikta atsitiktinai.
Kalbant apie elektronų priėmėjus, mokslininkusišbandė dvi kačių formos, dar vadinamos fullerenais, kurios, kaip žinoma, pasižymi puikiomis gesinimo (elektronų priėmimo) savybėmis. Kiekvienas krepšinis kamuolys buvo tuščiaviduris rutulys, pagamintas iš sujungtų žiedų, sudarytų iš penkių ar šešių anglies atomų, iš viso 60 anglies atomų vienoje molekulėje. Pirmoji išbandyto „buckyball“ forma nespecifiškai prisijungia prie DNR per elektrostatinius krūvius. Antroji forma, kuri anksčiau nebuvo išbandyta kaip elektronų akceptorius, buvo maloniniu eteriu kovalentiškai susieta su dviem šoniniais U-dezoksiribozės nukleozidais, kurie leido jam poruotis su nukleotidu A DNR.
Tyrėjai eksperimentiškai tai patvirtinoDNR pagrindu sukurtos supramolekulės trimatė struktūra išlaikoma kietoje fazėje: tai yra esminis reikalavimas saulės elementų taikymui. Šiuo tikslu jie išbandė supramolekules su bet kokios formos rutuliukais kaip aktyvų miniatiūrinio saulės elemento sluoksnį. Konstrukcijos parodė puikų krūvio atskyrimą – teigiamos skylės ir neigiamo elektronų krūvio susidarymą chromofore ir jų priėmimą gretimų rutuliukų – bet kokios formos rutuliukų, bet ypač antrosios formos.
Autoriai tai paaiškina konkrečiaususiejimas per kanoninį pagrindo susiejimą su DNR stuburu antroje formoje, o tai turėtų sukelti mažesnį atstumą tarp kibiro ir chromoforo. Tai reiškia, kad antroji forma geriausiai tinka naudoti saulės elementuose.
Mokslininkai nesitiki, kad visi turėssaulės elementai su DNR ant stogo. Tačiau DNR chirališkumas yra įdomus: saulės elementai tuo pagrindu gali suvokti šviesą su žiedine poliarizacija specializuotose programose.
Taip pat skaitykite:
Fizikai sukūrė juodosios skylės analogą ir patvirtino Hawkingo teoriją. Kur jis veda?
Mokslininkai atrado greičio apribojimą kvantiniame pasaulyje.
Abortas ir mokslas: kas nutiks gimdantiems vaikams.