โมเลกุลอินทรีย์ที่จับโฟตอนและแปลงเป็นไฟฟ้ามีความสำคัญ
ประสิทธิภาพของควอนตัมถือว่าต่ำกว่าเหมาะสมที่สุดหากเกิด "การดับตัวเอง" เมื่อโมเลกุลหนึ่งถูกกระตุ้นด้วยโฟตอนที่เข้ามาจะให้พลังงานส่วนหนึ่งไปยังโมเลกุลที่ไม่ได้รับการกระตุ้นที่เหมือนกันอันเป็นผลมาจากการที่โมเลกุลทั้งสองอยู่ในสถานะพลังงานระดับกลางต่ำเกินไปสำหรับ การก่อตัวของอิเล็กตรอน แต่ถ้าผู้บริจาคและตัวรับอิเล็กตรอนแยกจากกันได้ดีขึ้นการทำให้หมาดตัวเองมี จำกัด ดังนั้นประสิทธิภาพควอนตัมจึงดีขึ้น
“DNA เป็นตัวแทนของความน่าดึงดูดโครงสร้างสำหรับการสร้างซูปราโมเลกุลที่ใช้เก็บเกี่ยวแสง: โครงสร้างที่เป็นเกลียว ระยะทางคงที่ระหว่างฐานนิวคลีโอไทด์และการจับคู่ฐานแบบมาตรฐานจะควบคุมตำแหน่งของโครโมฟอร์ได้อย่างแม่นยำ ที่นี่เราแสดงให้เห็นว่าบัคกี้บอลคาร์บอนที่เชื่อมโยงกับนิวคลีโอไซด์ที่ถูกดัดแปลงซึ่งแทรกเข้าไปในเกลียว DNA ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพควอนตัมได้อย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้เรายังแสดงให้เห็นว่าโครงสร้างสามมิติของซูปราโมเลกุลได้รับการอนุรักษ์ไม่เพียงแต่ในสถานะของเหลวเท่านั้น แต่ยังอยู่ในสถานะของแข็งด้วย เช่น ในเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ในอนาคต"
ดร. Hans-Achim Wagenknecht ศาสตราจารย์วิชาเคมีอินทรีย์ที่สถาบันเทคโนโลยีคาร์ลสรูเฮอ (KIT)
นักวิทยาศาสตร์ใช้เป็นกรอบดีเอ็นเอสายเดี่ยว, ดีออกซีอาดีโนซีน (A) และไทมีน (T) โซ่ยาว 20 นิวคลีโอไทด์ ความยาวนี้ถูกเลือกเนื่องจากทฤษฎีชี้ให้เห็นว่าดีเอ็นเอโอลิโกนิวคลีโอไทด์ที่สั้นกว่าจะไม่รวมตัวกันอย่างเป็นระเบียบและอีกต่อไปจะไม่ละลายในน้ำ Chromophores เป็นโมเลกุลของไพรีนเรืองแสงที่มีการเรืองแสงสีม่วงและโมเลกุลสีแดงของแม่น้ำไนล์ที่มีการเรืองแสงสีแดงซึ่งแต่ละโมเลกุลไม่มีโควาเลนต์ที่เชื่อมโยงกับนิวคลีโอไซด์ uracil deoxyribose สังเคราะห์หนึ่งตัว นิวคลีโอไซด์แต่ละตัวจับคู่กับโครงฐานดีเอ็นเอ แต่ลำดับของสีแดงไพรีนและไนล์ยังคงมีโอกาสเกิดขึ้นในระหว่างการประกอบตัวเอง
สำหรับตัวรับอิเล็กตรอนนักวิทยาศาสตร์ทดสอบบัคกี้บอลสองรูปแบบหรือที่เรียกว่าฟุลเลอรีนซึ่งเป็นที่ทราบกันดีว่ามีคุณสมบัติในการดับ (การรับอิเล็กตรอน) ที่ยอดเยี่ยม บัคกี้บอลแต่ละลูกเป็นลูกบอลกลวงที่ทำจากวงแหวนประสานของคาร์บอนห้าหรือหกอะตอมรวมกันเป็นคาร์บอน 60 อะตอมต่อโมเลกุล รูปแบบแรกของการทดสอบบัคกี้บอลจะเชื่อมโยงที่ไม่เฉพาะเจาะจงกับดีเอ็นเอผ่านประจุไฟฟ้าสถิต รูปแบบที่สองซึ่งไม่ได้รับการทดสอบก่อนหน้านี้เป็นตัวรับอิเล็กตรอนถูกเชื่อมโยงโควาเลนต์ผ่าน malonic อีเธอร์กับนิวคลีโอไซด์ U-deoxyribose สองตัวที่ขนาบข้างซึ่งทำให้มันสามารถจับคู่เบสกับนิวคลีโอไทด์ A บน DNA ได้
นักวิจัยได้ทดลองยืนยันแล้วว่าโครงสร้างสามมิติของซูปราโมเลกุลที่ใช้ DNA ยังคงอยู่ในสถานะของแข็ง นี่เป็นข้อกำหนดที่สำคัญสำหรับการใช้งานเซลล์แสงอาทิตย์ ด้วยเหตุนี้ พวกเขาจึงทดสอบซูปราโมเลกุลที่มีรูปร่างคล้ายบัคกี้บอลเป็นชั้นแอคทีฟของเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดเล็ก การออกแบบนี้แสดงให้เห็นการแยกประจุที่ดีเยี่ยม เช่น การก่อตัวของรูบวกและประจุลบของอิเล็กตรอนในโครโมฟอร์ และการยอมรับโดยบัคกี้บอลที่อยู่ใกล้เคียง โดยมีรูปร่างแบบบัคกี้บอล แต่โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับรูปร่างที่สอง
ผู้เขียนอธิบายสิ่งนี้โดยเฉพาะเจาะจงมากขึ้นการจับคู่ผ่านการจับคู่ฐานแบบบัญญัติกับกระดูกสันหลังของดีเอ็นเอในรูปแบบที่สองซึ่งจะส่งผลให้ระยะห่างระหว่างบัคกี้บอลกับโครโมโซมน้อยลง นั่นหมายความว่ารูปแบบที่สองเหมาะที่สุดสำหรับใช้ในโซลาร์เซลล์
นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้คาดหวังว่าทุกคนจะมีเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีดีเอ็นเอบนหลังคา แต่ความน่าสนใจของ DNA นั้นน่าสนใจ: เซลล์แสงอาทิตย์บนพื้นฐานนี้สามารถรับรู้แสงด้วยโพลาไรซ์แบบวงกลมในการใช้งานเฉพาะ
อ่านเพิ่มเติม:
นักฟิสิกส์ได้สร้างอะนาล็อกของหลุมดำและยืนยันทฤษฎีของ Hawking นำไปสู่ที่ไหน?
นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบขีด จำกัด ความเร็วในโลกควอนตัม
การทำแท้งกับวิทยาศาสตร์: จะเกิดอะไรขึ้นกับเด็กที่จะคลอด