Живые растения смогут стать прототипом солнечных батарей будущего

Исследуя светособирающие комплексы живых растений, красноярские физики объяснили, как растения «собирают» свет. По мнению учёных, это самая эффективная система для поглощения и переноса энергии света на сегодня.

Если удастся понять, как работают молекулярные структуры в таких системах, то в будущем можно будет конструировать искусственные аналоги с улучшенными, по сравнению с природными, характеристиками. В перспективе это позволит создавать новые сверхбыстрые процессоры, солнечные батареи и системы искусственного фотосинтеза.

Сейчас научный коллектив с помощью компьютерного моделирования рассчитывает поведение молекул при прохождении света через молекулярные агрегаты.

По словам учёного Сибирского федерального университета, ведущего научного сотрудника лаборатории нелинейной оптики и спектроскопии Сергея Полютова, исследование является развитием идей научной работы, опубликованной ещё в 2012 году: «На протяжении нескольких десятков лет в исследованиях по переносу энергии в молекулярных агрегатах и фотосинтетических комплексах листьев живых растений игнорировалась необходимость учёта так называемого вибронного взаимодействия. Это тот случай, когда идея лежала на поверхности, но никто не наклонился и её не поднял, поскольку это казалось неважным. Оказалось важным. В результате возникло целое небольшое новое научное направление и удалось объяснить целый ряд несоответствий между теорией и экспериментом, продвинуться в понимании того, как устроена природа, и на этой основе перейти к более обдуманному конструированию аналогов природного фотосинтеза».

Исследование Сергея Полютова осуществлено совместно с коллегами из университетов Германии, Швеции и Китая, его результаты опубликованы в престижном научном журнале Physics Reports. В статье «Экситон-вибронное взаимодействие в динамике и спектроскопии экситонов Френкеля в молекулярных агрегатах» авторы также описали весь существующий на настоящий момент набор основных и перспективных методов для учёта рассматриваемых эффектов. В ближайшее время учёные надеются перейти от теории и моделирования к экспериментам. Добавим, статья вышла в виде отдельного выпуска журнала и вошла в 1 % самых цитируемых статей в данной области науки.