Синтезированы молекулы, поглощающие весь спектр солнечного света

Некоторые учёные считают, что будущее человечества напрямую зависит от того, сможет ли оно воссоздать технику фотосинтеза, научится ли использовать энергию Солнца так же эффективно, как это делают растения.

Но зачем ограничивать себя рамками, которые установила природа? Ведь мы можем сделать ещё лучше и даже улучшить природный хлорофилл.

Зелёные растения полагаются на два пигмента для поглощения солнечной энергии: хлорофилл a, хлорофилл b. Каждый из них активен в определённых участках видимого спектра.

Есть ещё редкий хлорофилл d, который поглощает энергию в ближнем ИК-диапазоне.

Тщательно изучив разные виды хлорофилла, группа химиков из трёх американских университетов нашла способ модифицировать пигмент таким образом, чтобы он воспринимал весь диапазон солнечного света. Учёные опубликовали несколько статей в разных журналах, где разъясняют работу хлорофилла. Так, их работа в журнале “Photochemistry and Photobiology” за 12 января 2015 года описывает удивительный способ, которым молекулярная химическая структура хлорофилла иногда изменяет цвет поглощаемого света.

В последующих публикациях в “Journal of Physical Chemistry B” авторы сконцентрировались на том, как расширить диапазон воспринимаемого света в область красного и ближнего ИК-диапазона.

Чтобы понять необычные свойства светочувствительного пигмента, химики сконструировали множество вариантов молекул хлорофилла с нуля и изучали их свойства в разных конфигурациях молекулярной структуры, сообщается в пресс-релизе университета Вашингтона в Сент-Луисе.

Они поняли, какие молекулярные группы нужно добавить к хлорофиллу, чтобы увеличить его чувствительность. На иллюстрации показано, что если добавить атомы кислорода по одной оси, то возрастает чувствительность к свету на меньшей длине волны, а если добавить молекулярную группу по другой оси, то возрастает чувствительность с другой стороны воспринимаемого диапазона.

Результаты опубликованы в журнале “Journal of Physical Chemistry B” от 13 марта 2015 года.

Благодаря этому открытию в будущем станет возможным синтезировать новые растения со сверхэффективным фотосинтезом (представьте овощи, которые вырастают за пару недель). Кроме того, можно повысить кпд солнечных фотоэлементов, если использовать органический слой, подобный вышеописанному.