人造光合作用系統(tǒng) 能夠自我修復(fù)

目前，研究人員正在利用碳納米管和DNA開(kāi)發(fā)一種新型太陽(yáng)能電池，它能像植物體內(nèi)天然的光合作用系統(tǒng)那樣自我修復(fù)，從而延長(zhǎng)使用壽命并降低成本。

普渡大學(xué)機(jī)械工程系助理教授崔宗鉉（音）說(shuō)：“我們利用光學(xué)納米材料制造了人造光合作用系統(tǒng)，它能利用太陽(yáng)能，將之轉(zhuǎn)化為電能。”

崔說(shuō)，該設(shè)計(jì)利用了被稱為“單壁碳納米管”的不同尋常的電子學(xué)特性，把它們用作“光能電池中的分子電線”。

他說(shuō)：“我認(rèn)為我們的研究方法有望產(chǎn)業(yè)化，不過(guò)目前我們?nèi)匀惶幵诨A(chǔ)研究階段。”

光電化學(xué)電池能把太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能，并利用電解液來(lái)傳輸電子，形成電流。這些電池含有被稱為“載色體”的可吸收光的染料，這些類(lèi)似葉綠素的分子在接觸光線之后會(huì)降解。

崔說(shuō)：“這種降解正是傳統(tǒng)光電化學(xué)電池的關(guān)鍵問(wèn)題。”

新技術(shù)模擬大自然的方式克服了這一問(wèn)題：不斷用新染料取代遭光子破壞的染料。崔說(shuō)：“這種自我再生在植物中每時(shí)每刻都在進(jìn)行。”

根據(jù)這一新理念，有可能制造出新型的光電化學(xué)電池，只要不斷補(bǔ)充新的載色體，它就能無(wú)限期地開(kāi)足馬力工作。

在電池中，碳納米管充當(dāng)了固定D N A片斷的平臺(tái)。在重組后擁有特定核苷酸序列的DNA能夠識(shí)別并依附在載色體上。崔說(shuō)：“DN A能識(shí)別染料分子，隨后整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)自我組裝。”

當(dāng)需要替換載色體時(shí)，可以通過(guò)化學(xué)過(guò)程或補(bǔ)充新的具有不同核苷酸序列的DNA片斷，去除已損壞的染料分子。隨后便可添加新的載色體。這項(xiàng)模擬自然界自我修復(fù)機(jī)制的技術(shù)有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：分子識(shí)別以及熱力學(xué)亞穩(wěn)性，亦即系統(tǒng)不斷被分解和重新組裝的能力。