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美模拟绿色硫细菌研制捕光设备

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来源: 作者: 2019-05-16 23:53:40

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据物理学家组织近道,美国科学家制造出了一个人造捕光系统并对其进行了研究,该系统摹拟了绿色硫细菌的捕光方法。绿色硫细菌生活在海底,此处几乎没有光,但其却能设法捕获到达海底深处的光的98%为己所用。科学家们表示,更好地理解这个基本的捕光过程有助于找到全新的捕获太阳能的方法。研究发表在最新一期的《自然·化学》杂志上。

麻省理工学院(MIT)电子研究实验室的多瑟·艾斯勒领导的研究团队研制出了该人造系统,其由一个由染料份子组成的自组装系统构成,这些染料份子能形成完全一样的的双壁纳米管。这些纳米管的宽度仅为10纳米,但长为宽的数万倍,而且,其大小、形状和功能同绿色硫细菌用来从海洋深处收集光线的接收器一样。

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艾斯勒表示,这种纳米管很难有实际用途,其主要供科学家们进行实验,以研究基本的捕光原理,为捕光设备寻觅到最合适的材料从而设计出新的捕光系统。她说:“如何有效地捕获太阳光是自然界最大的秘密之一。我们研制出的这套人造系统也许有望厘清这个问题。”

与其他内部每一个结构都会有些许差异的自组装系统不同,该双壁纳米管的形状和大小完全一致。艾斯勒解释道,这1特性使得该系统成为一个完善的模型,科学家们能研究其整体的性能而不需要研究每个纳米管对光如何反应。

该研究团队希望通过实验厘清一个基本的问题:这两个同轴的双壁纳米管圆柱体是作为一整套捕光系统来工作,还是每一个圆柱体各行其是。为此,他们通过让外层壁分子氧化,从而让其中的一个圆柱体失去了活性。艾斯勒说:“管状结构毫发未损,但外壁不再有光反应,只有内壁仍有光反应。”随后,通过比较两个圆柱体一起工作时和仅仅一个圆柱体工作时的光反应情况,科学家们能肯定两个圆柱体之间的相互作用。艾斯勒说:“两个圆柱体可以看成是两个独立的系统。”

更深入地了解该人造结构将有助于研究人员研制出更高效的捕光设备。艾斯勒表示:“数百万年的演变才让微生物的捕光系统达到最优,理解它们的基本工作原理将有助于我们制造出更好的「光之美少女」剧场版第13弹今秋上映
人造捕光系统。我们的目的并不在于提高现有太阳能电池的效率,我们想师法自然以便制造出全新的捕光设备。”(刘霞)

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