Органски молекули који хватају фотоне и претварају их у струју имајуВаћно
Квантна ефикасност се сматра мањомоптимално ако се догоди „самогасивање“, када један молекул, узбуђен долазним фотоном, преда део своје енергије идентичном неузбуђеном молекулу, услед чега су два молекула у међуенергетском стању, прениском за формирање електрона. Али ако се донатори и акцептори електрона боље одвоје, само-пригушивање је ограничено, па је квантна ефикасност побољшана.
"ДНК је атрактиван скела за стварање светлосних супрамолекула: његова хеликална структура, фиксни нуклеотидни базни размак и канонска база која се прецизно упарујеОвде показујемо да угљеничне бакболе везане за модификоване нуклеосиде убачене у ДНК хеликс значајно повећавају положај хромофора.Такође показујемо да је тродимензионална структура супрамолекула очувана не само у течној фази, већ и у чврстој фази, као што је у будућим органским соларним ћелијама."
Др Ханс-Ацхим Wагенкнецхт, професор органске хемије на Карлсруе Институту за технологију (КИТ).
Као оквир, научници су користилиједноланчани ДНК, ланци деоксиаденозин (А) и тимин (Т) дуги 20 нуклеотида. Ова дужина је изабрана јер теорија сугерише да се краћи ДНК олигонуклеотиди неће уредно окупљати, а дужи су нерастворљиви у води. Хромофори су били флуоресцентни молекули пирена са љубичастом флуоресценцијом и молекули Нила црвене боје са црвеном флуоресценцијом, од којих је сваки нековалентно везан за један синтетички нуклеозид деоксирибозе урацил. Сваки нуклеозид је упарен у основи са ДНК скелом, али поредак црвених пирена и Нила препуштен је случају током самоскупљања.
Што се тиче акцептора електрона, научницитестирао два облика буцкибаллс, такође названих фулерени, за које је познато да имају изврсна својства каљења (пријема електрона). Свака лопта била је шупља лопта направљена од међусобно повезаних прстенова од пет или шест атома угљеника, што укупно износи 60 атома угљеника по молекулу. Први облик тестираног бацкибалл-а неспецифично се везује за ДНК електростатичким набојима. Други облик - који претходно није био испитан као акцептор електрона - био је ковалентно везан преко малонског етра са два бочна нуклеозида У-деоксирибозе, што му је омогућило да се упари са нуклеотидом А на ДНК.
Истраживачи су експериментално потврдили да је тродимензионална структура супрамолекуле на бази ДНК очувана у чврстој фази: то је кључни услов за примену соларних ћелија.У том смислу, тестирали супрамолекуле са било којим обликом буqуибола као активним слојем минијатурне соларне ћелије.Дизајни су показали одлично одвајање набоја – формирање позитивне рупе и негативан набој електрона у хромофору и њихово прихватање од стране суседних бакибола – са било којим обликом бакибола, али посебно за други облик.
Аутори то објашњавају конкретнијимвезивање путем канонског упаривања базе за ДНК окосницу у другом облику, што би требало да резултира мањом удаљеностом између буцкибалл-а и хромофора. То значи да је други облик најпогоднији за употребу у соларним ћелијама.
Научници не очекују да сви имајусоларне ћелије са ДНК на крову. Али хиралност ДНК је занимљива: соларне ћелије на овој основи могу да примећују светлост кружном поларизацијом у специјализованим применама.
Прочитајте и:
Физичари су створили аналог црне рупе и потврдили Хокингову теорију. Куда води?
Научници су открили ограничење брзине у квантном свету.
Побачај и наука: шта ће бити са децом која ће се родити.