سل‌هاي فتوولتائيک خود ترميم‌شونده

محققان مؤسسه‌ي فناوري ماساچوست، موفق به توليد اولين پيل‌فتوولتائيک سنتزي با قابليت خود ترميم‌شوندگي شدند. اين سل‌ها از پروتئين‌هاي جذب‌کننده‌ي نور، نانولوله‌ها و چربي ساخته شده‌اند و قابليت ترميم خود را از گياهاني الهام گرفته‌اند که در طبيعت انرژي خورشيد را گرفته و در طول فتوسنتز آن را تبديل به انرژي مي‌کنند. اين دستگاه قادر است تا 40 درصد از نور خورشيدي را به انرژي تبديل کند که اين رقم 2 برابر پيل‌هاي فتوولتائيک موجود در بازار است.

در طول فرايند فتوسنتز، گياهان تابش خورشيد را جذب و آن را به انرژي تبديل مي‌کنند. دانشمندان سعي داشته‌اند تا با تقليد از اين فرايند، آن را با مواد سنتزي انجام دهند؛ اما اين کار با دشواري‌هايي همراه است زيرا نور خورشيد به‌تدريج روي اجزاي پيل تأثير گذاشته، به آنها آسيب مي‌زند. مواد طبيعي که فتوسنتز مي‌کنند براي حل اين مشکل راه حلي دارند؛ آنها با استفاده از يک سيستم خود ترميم‌شونده مواد پروتئيني آسيب‌ديده را تجزيه کرده، آنها را از نو مي‌‌سازند. با اين کار سيستم مي‌تواند بدون وقفه کار کرده و مولکول‌هاي مورد استفاده در سيستم به‌صورت دائمي تجديد ‌شوند. در واقع اين سيستم هميشه همانند يک سيستم نو کار مي‌کند.
 


مايکل استرانو و همکارانش از مؤسسه‌ي MIT براي اولين بار موفق به تقليد اين فرايند شده و کمپلکس خودآراي جديدي را ساخته‌اند که نور را به الکتريسيته تبديل مي‌کند. اين مولکول مي‌تواند به‌صورت متناوب شکسته و پس از افزودن مقداري سورفاکتانت دوباره ساخته شود. محققان دريافته‌اند که با افزودن و حذف سورفاکتانت، فرايند شکسته و ساخته شدن به‌صورت چرخشي انجام مي‌شود؛ البته بايد در نظر داشت که تنها در حالت اسمبل‌شده‌ي مولکول، فرايند فتوسنتز انجام مي‌گردد.

اين کمپلکس از يک پروتئين جذب‌کننده‌ي نور، نانولوله‌هاي تک‌جداره و چربي ديسکي‌شکل ساخته شده‌است. پروتئين اين کمپلکس از باکتري سبزي به نام Rhodobacter sphaeroides به دست آمده‌است و داراي يک مرکز واکنش نوري است که درون يک چربي‌ قرار دارد. اين مرکز با قرار گرفتن در معرض نور، مي‌تواند آن را به يک جفت الکترون- حفره تبديل کند. نانولوله به‌عنوان سيم عمل کرده، موجب حرکت الکترون‌ها مي‌گردد، همچنين نانولوله‌ها موجب قرار گرفتن چربي‌ها در رديف منظمي مي‌شوند که اين مسئله باعث يکنواخت شدن تابش پرتو خورشيد بر مراکز واکنش مي‌شود.