太陽提供的熱能是地球上最豐富的能量來源,但是目前僅有一小部分的太陽輻射被轉換為有用的能量。
為解決這個問題,美國佐治亞大學的研究者們從大自然中獲得靈感,目前正在研究一種可以通過使用植物發電的新技術。
植物是使用太陽能發電無可爭議的冠軍。經過數十億年的進化,它們中的大部分在工作時能達到接近100%的量子效率,這意味著植物能捕獲陽光中的每一個光子,從而產生數量相等的電子。甚至這一部分電子轉變為電能后,還將改善太陽能電池板的效率。目前,電池板的運行通常在12%至17%之間。
在光合作用中,植物利用陽光把水分解成氫和氧原子,再產生電子。這些新釋放的電子幫助制造糖分,植物利用這些糖分支持自己的生長和繁殖。
佐治亞大學納米科學與工程中心成員的拉瑪沙米說:“我們已經開發出一種中斷光合作用,在植物制造糖分之前捕捉電子的新方法。”
拉瑪沙米的技術涉及這一種在植物細胞中分離出的、被稱為類囊體的結構,它負責捕獲和存儲太陽能。研究人員利用包含在類囊體中的蛋白,阻斷電子流的通道。
這些修改后的類囊體,被固定在一個專門設計的、只有人頭發直徑五萬分之一的圓柱形碳納米管中。這種碳納米管作為導電體,可以從植物中捕獲電子并通過導線發送。
在小規模的試驗中,這種做法產生的最大電流密度比其他類似實驗的結果大兩個數量級。但拉瑪沙米也指出,在該技術能夠達到商業化前還有很多工作要做,他和他的合作者正在致力于提高技術的穩定性。