Физики прояснили, как меняются фотоэлектронные свойства пигментов при складывании их в двуслойные нанотрубки. Подобная структура была позаимствована учеными у бактерий и может стать основой для солнечных батарей нового типа. Работа опубликована в журнале Nature Chemistry, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте Массачусетского технологического института.
Узнайте больше в полной версии ➞Структуру двуслойных нанотрубок из искусственных пигментов ученые подсмотрели у зеленых серных бактерий. Эти микроорганизмы обычно обитают на большой глубине, где мало солнечного света. Бактериохлорофилл у них организован в структурированные комплексы и очень эффективно поглощает излучение.
Ученым удалось организовать искусственные пигменты в нанотрубки, сделав их амфифильными - то есть присоединив к молекуле гидрофобные и гидрофильные заместители. В водном растворе такие вещества в зависимости от структуры образуют мицеллы, мембранны, или, в данном случае, двуслойные нанотрубки.
Связи между отдельными молекулами вещества в нанотрубках оказались настолько сильны, что это изменяло светопоглощающие свойства пигмента. Эффективность абсорбции излучения также зависела от ориентации молекул в структурах. В то же время взаимодействие между внутренним и внешним слоями двуслойной нанотрубки оказалось минимальным.
Полученные результаты, по словам авторов, имеют важное значение для создания теоретической модели поведения пигментов в структурированных комплексах. Для создания прототипов солнечных батарей на нанотрубках потребуется глубокое понимание влияния их структуры на эффективность.
Ранее другая группа физиков из Массачусетского технологического института предложила использовать для сбора солнечной энергии нанотрубки, созданные из однослойного углерода. Эффективность таких фотоэлементов пока невысока, но они позволяют использовать для получения энергии инфракрасную часть спектра солнечного света, которая недоступна традиционным фотоэлементам. Предполагается, что они могут стать внешней частью комбинированных солнечных батарей.