Огледалата поставят светлината в “плен”, за да стимулират фотосинтезата

Учените виждат огромен потенциал във възможността за манипулиране или имитиране на естествения процес на фотосинтеза, което може да доведе до нови форми на чисто гориво, начини за поглъщане на въглероден диоксид или помощ при откриването на лекарства. Нови изследвания тласнаха тази технология в интересна нова посока, като екип от шведския университет в Лунд демонстрира как внимателно разположените огледала могат да се използват за улавяне на светлина и за засилване на фотосинтетичното събиране.

Фотосинтезата е процесът, чрез който растенията превръщат слънчевата светлина, въглеродния диоксид и водата в химическа енергия. Изкуствени форми на фотосинтеза могат да пресъздадат това чрез използване на слънчеви клетки и електролизери за разделяне на водата във водород или полупрозрачни материали, оформени в изкуствени листа, които превръщат слънчевата светлина в енергия чрез химични реакции.

Също така сме свидетели на обещаващи постижения, когато става въпрос за презареждане на фотосинтезата в живите организми, като специални дизайни на електроди, които повишават способността за събиране на енергия на фотосинтетичните бактерии. Новото изследване от университета в Лунд следва подобна линия на мислене, като учените работят с комплекси за събиране на светлина от фотосинтезиращи лилави бактерии.

Тези комплекси са изградени от протеинови и хлорофилни молекули, които пренасят светлинна енергия към друг комплекс, известен като реакционен център, който от своя страна управлява клетъчния метаболизъм на организма. Тези „антенни“ комплекси бяха поставени между две оптични огледала, които бяха разположени само на нанометри едно от друго.

„Вмъкнахме така наречените фотосинтетични антенни комплекси между две огледала, които са разположени само на няколкостотин нанометра едно от друго като оптична микрокухина“, каза Тону Пулеритс, професор по химична физика в университета в Лунд. „Може да се каже, че улавяме светлината, която се отразява напред-назад между огледалата в един вид плен.“

Чрез изучаване на процеса чрез ултрабърза лазерна спектроскопия, учените наблюдават по-силни взаимодействия между отскачащата светлина и антенните комплекси и на свой ред „значително удължаване на живота на възбуденото състояние“. Това от своя страна може да създаде ефект на вълни, който ускорява трансфера на енергия, което в крайна сметка прави един от ключовите елементи на фотосинтезата по-бърз и по-ефективен.

„Вече направихме няколко начални стъпки в едно дълго пътуване“, каза Пулеритс. „Може да се каже, че сме заложили много обещаваща посока.“

Изследването е публикувано в списанието Nature Communications.

източник: Университет Лунд