Перетворювати сонячну енергію в електрику можна не тільки за допомогою кремнієвих напівпровідників, але й за допомогою органічних молекул. Для створення Світлозбирального комплексу потрібні два елементи: донор і акцептор електронів. Якість його роботи визначається квантової ефективністю, що відображає швидкість, з якою фотони світла перетворюються в електронно-діркові пари в напівпровіднику.
Висока квантова ефективність досягається тоді, коли донори та акцептори знаходяться один від одного на відстані, яка забезпечує мінімальне самозатухання. Так називають процес мимовільної передачі енергії від збудженої фотоном молекули до такої самої, але незбудженої.
Створенню такої речовини присвячено нове дослідження німецьких вчених з Технологічного інституту Карлсруе, яке було опубліковане у Frontiers in Chemistry. Вони синтезували супрамолекулярну, тобто більш складну, ніж звичайна молекула, систему на основі ДНК. Спіраль молекули ДНК використовується як просторовий каркас для розміщення хромофоров (флуоресцентних барвників) і бакіболів - молекул фулерену, що складаються з шістдесяти атомів вуглецю.
Хромофори є донорами, а бакіболи - акцепторами електронів. Розташування цих молекул відносно один одного, обумовлене структурою ДНК, запобігає виникненню самозатухания.
«Ми довели, що тривимірна структура супрамолекулярного комплексу зберігається як в рідкій, так і в твердій фазі, яка, наприклад, може стати основою майбутніх органічних фотоелектричних елементів», - відзначає провідний автор дослідження доктор Ханс-Ахім Вагенкнехт.
Для перевірки збереження просторової будови супрамолекули в твердій фазі на їхній основі створили мініатюрний фотоелектричний елемент. Наносистеми продемонстрували відмінний поділ зарядів, яке призводить до утворення дірок і електронів в хромофорі та перехід останніх в розташовані поруч бакіболи, що забезпечує виникнення електричного заряду.
Під час експерименту було виявлено, що комплекс на основі ДНК проявляє сильний кругової дихроизм, в тому числі в твердій фазі. Тобто супрамолекули набагато більш активні по відношенню до світлових хвиль з лівою круговою поляризацією, ніж до правополярізованного світла, через асиметрію тривимірної спіральної структури.
«Не варто очікувати, що скоро у всіх на дахах з'являться сонячні батареї з ДНК. Але їхні властивості припускають певну перспективу: сонячні елементи на основі ДНК зможуть сприймати світ з круговою поляризацією в спеціалізованих додатках», - уклав Вагенкнехт.
Джерело ecotechnica.com.ua
