单分子太阳能电池：单个蛋白质复合体可发电

来源于：中国化工信息网
由Joachim Reichert, Johannes Barth,和Alexander Holleitner（慕尼黑工业大学）领导的科研团队，和Itai Carmeli（特拉维夫大学）开发出了一种方法，用来测量单个功能化的光合蛋白系统的光电流。科学家们可以证明，当保留他们的生物分子功能特性的时候，该系统可以集成和选择性地输入到人造光伏装置建筑中。
    蛋白质代表了光驱动性，高效的单分子电子泵--其可以在纳米级电路中扮演电流发电机的角色。
    各学科团队将该结果发表在了本周出版的《自然纳米技术》上。
    科学家调查研究了photosystem-I反应中心--这是一个位于蓝藻细菌叶绿体膜的叶绿素蛋白质复合体。植物，藻类，细菌使用光合作用来将太阳能转换为化学能。该过程的初级阶段（此阶段主要为吸收光，能量和电子转移）由叶绿素、类胡萝卜素复合物组成的光合蛋白质调解。直到现在，没有任何方法能足够灵敏地去测量由单个蛋白质产生的光电流。Photosystem-I展示了此前仅仅在光合作用系统中发现的杰出的光电特性。纳米级尺寸进一步使Photosystem-I成为分子光电学应用中一个有前途的单元。
    科研人员要征服的第一个挑战是，开发一种在强光场中电接触单个分子的方法。已实现纳米器件的中心元是自组装的光合作用蛋白质，和通过半胱氨酸突变群组绑定到金电极的共价键。光电流通过扫描近场光学显微装置中的一个表面覆金的玻璃尖端进行测量。光合蛋白被光子通量进行光激发，光子通量是通过四面体尖端进行引导的，同时四面体尖端还提供电接触。使用该技术，物理学家可以监测单蛋白质单元产生的光电流。