Svarīgas ir organiskās molekulas, kas uztver fotonus un pārvērš tos elektrībā
Tiek uzskatīts, ka kvantu efektivitāte ir zemākaoptimāli, ja notiek pašaizdzišana, kad viena molekula, ko ierosina ienākošais fotons, atdod daļu savas enerģijas identiskai neuzbāzīgai molekulai, kā rezultātā abas molekulas atrodas starpposma enerģijas stāvoklī, kas ir pārāk zems veidošanai no elektrona. Bet, ja elektronu donori un akceptori ir labāk atdalīti, pašslāpēšana ir ierobežota, tāpēc tiek uzlabota kvantu efektivitāte.
"DNS ir pievilcīgssastatnes gaismas ieguves supramolekulu izveidei: tā spirālveida struktūra, fiksēti attālumi starp nukleotīdu bāzēm un kanoniskā bāzes savienošana precīzi kontrolē hromoforu stāvokli. Šeit mēs parādām, ka oglekļa bumbiņas, kas saistītas ar modificētiem nukleozīdiem, kas ievietoti DNS spirālē, ievērojami uzlabo kvantu efektivitāti. Mēs arī parādām, ka supramolekulas trīsdimensiju struktūra tiek saglabāta ne tikai šķidrā fāzē, bet arī cietā fāzē, piemēram, nākotnes organiskajās saules baterijās.
Dr. Hans-Achim Wagenknecht, Karlsrūes Tehnoloģiju institūta (KIT) organiskās ķīmijas profesors.
Kā pamatu zinātnieki izmantojavienpavediena DNS, dezoksiadenozīna (A) un timīna (T) ķēdes 20 nukleotīdu garumā. Šis garums tika izvēlēts, jo teorija liecina, ka īsāki DNS oligonukleotīdi nesavāksies sakārtotā veidā, un garāki nešķīst ūdenī. Hromofori bija fluorescējošas pirēna molekulas ar violetu fluorescenci un Nīlas sarkanās molekulas ar sarkanu fluorescenci, no kurām katra nav kovalenti saistīta ar vienu sintētisku uracila-dezoksiribozes nukleozīdu. Katrs nukleozīds bija savienots pārī ar DNS mugurkaulu, bet pirena un Nīlas sarkano krāsu secība tika atstāta nejaušībai.
Kas attiecas uz elektronu akceptoriem, zinātniekipārbaudīja divu veidu bumbiņbumbas, sauktas arī par fullerēniem, kurām, kā zināms, piemīt lieliskas dzēšanas (elektronu uztveršanas) īpašības. Katrs bikbols bija doba bumba, kas veidota no savstarpēji savienotiem gredzeniem ar pieciem vai sešiem oglekļa atomiem, kopā 60 oglekļa atomu uz vienu molekulu. Pirmais pārbaudītais bikbola spēles veids nespecifiski saistās ar DNS, izmantojot elektrostatiskos lādiņus. Otrā forma, kas iepriekš nebija pārbaudīta kā elektronu akceptors, tika ar kovalentu ēteri kovalenti saistīta ar diviem blakus esošajiem U -dezoksiribozes nukleozīdiem, kas ļāva tai izveidot bāzi pārī ar nukleotīdu A uz DNS.
Pētnieki to ir eksperimentāli apstiprinājušiUz DNS balstītas supramolekulas trīsdimensiju struktūra tiek saglabāta cietā fāzē: tā ir būtiska prasība saules bateriju lietojumiem. Šim nolūkam viņi pārbaudīja supramolekulas ar jebkuras formas bumbiņu bumbiņām kā miniatūras saules baterijas aktīvo slāni. Konstrukcijas parādīja izcilu lādiņu atdalīšanu — pozitīva cauruma un negatīva elektronu lādiņa veidošanos hromoforā un to pieņemšanu blakus esošajām bumbiņām — ar jebkuru buckyball formu, bet īpaši attiecībā uz otro formu.
Autori to skaidro ar konkrētākukanoniskā bāzes savienošana ar DNS mugurkaulu otrajā formā, kas novedīs pie mazāka attāluma starp bikbolu un hromoforu. Tas nozīmē, ka otrā forma ir vislabāk piemērota izmantošanai saules baterijās.
Zinātnieki negaida, ka tā būs visiemsaules baterijas ar DNS uz jumta. Bet DNS hirālitāte ir interesanta: saules baterijas, pamatojoties uz to, var uztvert gaismu ar apļveida polarizāciju specializētos lietojumos.
Lasīt arī:
Fiziķi ir izveidojuši melnā cauruma analogu un apstiprinājuši Hokinga teoriju. Kur tas ved?
Zinātnieki ir atklājuši ātruma ierobežojumu kvantu pasaulē.
Aborts un zinātne: kas notiks ar bērniem, kas dzemdēs.