Ученые обнаружили ранее неизвестный элемент светособирающей системы у фотосинтезирующей бактерии. Открытие международной группы исследователей из России и Китая поможет в разработке более стабильных солнечных батарей нового поколения.
Авторам открытия удалось расшифровать структуру светособирающей антенны серной пурпурной бактерии Ectothiorhodospira haloalkaliphila. Эта антенна — набор белков и пигментов на мембране клетки — позволяет микроорганизму улавливать свет и использовать его для синтеза органических веществ. Впервые выяснилось, что в центре этой системы находится бесцветная молекула, ранее не описанная в подобных структурах.
Для исследования использовали мутантную бактерию, у которой нарушен механизм синтеза цветных каротиноидов — пигментов, участвующих в поглощении света. Ученые ожидали, что светособирающая антенна в таком случае окажется неполноценной. Однако вместо каротиноидов в ее структуре обнаружили их бесцветного предшественника — молекулу-заготовку, которая, как показал анализ, является обязательным элементом всей системы.
Новое открытие показало, что ключевую роль играет не столько способность молекулы поглощать свет, сколько ее структурная функция — формирование устойчивого каркаса светособирающей системы.
Этот принцип оказался важен для современной солнечной энергетики. В солнечных батареях нового поколения, например на основе перовскитов, проблема заключается не в эффективности поглощения света, а в низкой долговечности материалов: они разрушаются под действием тепла, влаги и кислорода. Исследование показывает, что при проектировании таких элементов необходимо учитывать не только активный светочувствительный слой, но и его стабилизирующую молекулярную основу.
По аналогии с бактериальной антенной ученые предлагают создать специальную защитную оболочку — своего рода молекулярный каркас, который будет удерживать рабочую структуру и предотвращать ее распад. Такой подход может повысить срок службы и надежность солнечных панелей
Оригинал статьи и другие материалы об энергетике читайте на сайте журнала «Энергия+».