На какво се дължи ефективността на растенията?

Растенията поглъщат слънчева светлина и я преобразуват в енергия с почти 100-процентова ефективност, пише Popular Science, цитирано от "Фокус". Дори най-качествените соларни панели обаче преобразуват около 44 процента от светлината, която абсорбират в използваема енергия. По тази причина соларната енергия все още не може да обезпечи енергийните нужди на човечеството.

На какво се дължи ефективността на растенията? Те са в състояние да използват особености на квантовата механика, често наричани квантова странност. Когато фотоните ударят чувствителния към светлина хромофор в растенията, се отделят квантови енергийни частици, наречени екситони. Екситоните се придвижват до част от клетката, където биват погълнати и използвани. Благодарение на квантовата физика, при този процес не се губи енергия.

Променяйки ДНК на вируси, изследователи от Масачузетския технологичен институт са успели да използват квантовата странност. Резултатът може да доведе до създаване на соларни панели, които пренасят енергия с безпрецедентна ефективност. Изследване, проучващо осъществимостта на концепцията е публикувано в журнала Nature Materials.

Учените са променили ДНК на вируси, така че да се свързват с групи от изкуствени хромофори, светейки при това взаимодействие. Това е дало възможност на екипа да ги наблюдва с лазерна спектроскопия. Изследователите са тествали различни видове вируси и различни хромофорни молекули при различни концентрации в разтвор и са доказали, че вирусите и хромофорите обменят значително количество енергия. Въпреки че все още не са открили оптималната комбинация, изследователите са успели да накарат екситоните да се движат два пъти по-бързо и на значително по-дълго разстояние от екситоните в съществуващите слънчеви клетки.

Засега модифицираните вируси не могат да произвеждат собствено електричество, така както правят растенията, а са в състояние само да го пренасят. Учените изтъкват, че по-ефективен трансфер на енергия, който може да се контролира има множество потенциални приложения. Възможно е да се създадат катализатори за химични процеси или да се разработят по-ефективни електронни устройства, включително соларни панели.