Znanstvenici su osmislili uređaj za prikupljanje solarne energije na temelju proteinske strukture biljke. Kada bi neograničeno prikupljanje solarne energije bilo jednostavno, ne bismo se još uvijek borili s problemom efekta staklenika, koji je direktna posljedica izgaranja fosilnih goriva, piše portal znanost.com. Iako sustavi za prikupljanje solarne energije relativno uspješno funkcioniraju u toplim pustinjskim klimama, još su uvijek nedostatni i zadovoljavaju svega mali udio u globalnoj potražnji za energijom.
Novo bi rješenje moglo doći iz potpuno neočekivanog izvora - izvora koji bi se danas mogao naći na vašem tanjuru.
"Proučavajući najkompleksniju strukturu membrane u biljaka uopće, uspjeli smo dešifrirati kompleksnu proteinsku strukturu membrane. To je u biti srž modela kojeg predlažemo za razvoj tzv. 'zelene' energije", objašnjava profesor Nathan Nelson, strukturalni biolog s Odsjeka za biokemiju na Sveučilištu u Tel Avivu. Prof. Nelson navodi kako se izolirane kristale iz PSI super-kompleksa graška može osvijetliti i koristiti kao male baterije ili kao srž efikasnijih umjetnih solarnih ćelija.
Nanoznanost je znanost koja se bavi malim česticama materijala i predstavlja jednu od najvažnijih grana moderne tehnologije. U prirodi je pozicioniranje molekula sub-nanometarskom preciznošću stvar rutine i predstavlja ključni korak djelovanja bioloških kompleksa kao što su fotosintetski kompleksi. Istraživanje profesora Nelsona koncentriralo se upravo na taj aspekt.
Ne bi li generirale korisnu energiju, biljke su razvile vrlo sofisticiranu "nano-mašineriju" koja koristi svjetlost kao izvor energije, a može se pohvaliti 100% kvantnim prinosom. Naziva se kompleks Fotosistem I (PSI). Ovaj je kompleks izoliran iz lišća graška te potom kristaliziran. Prof. Nelson je potom izuzetno precizno odredio pripadajuću kristalnu strukturu što mu je zauzvrat omogućilo detaljan uvid u vrlo zamršenu strukturu tog kompleksa. "Cilj mojeg istraživanja je pokušati se približiti proizvodnji energije po uzoru na proces pretvaranja sunčevog svjetla u šećere, koji se odvija u zelenom lišću biljaka", objašnjava Nelson.
Još je 1905. godine Albert Einstein kroz kvantnu fiziku i fotone objasnio osnovne principe rada svjetlosne energije. Jednom kada lišće apsorbira sunčevo svjetlo, aktivira se elektron koji potom služi kao pokretač biokemijske reakcije, poput proizvodnje šećera. "Kada bismo se barem mogli približiti načinu na koji biljke proizvode energiju za proizvodnju šećera, to bi bio veliki korak za znanost. Upravo je zato toliko važno poznavati i znati objasniti strukturu tog 'nano-stroja'. Tek ćemo tada moći razumjeti način na koji funkcionira", ističe prof. Nelson čiji laboratorij postavlja temelje za ovu obećavajuću mogućnost, prenosi znanost.com.
Reakcijski centar PSI kompleksa je pigment-proteinski kompleks i on je odgovoran za fotosintetsku pretvorbu svjetlosne energije u drugi oblik energije, poput kemijske energije. Ovi reakcijski centri, tisuće njih precizno upakiranih u kristale, mogli bi se koristiti za pretvorbu svjetlosne energije u električnu ili kao elektronske komponente u širokom rasponu različitih uređaja.
"Možete samo zamisliti naše oduševljenje kada smo, uslijed osvjetljavanja ovih kristala smještenih na pločice presvučene zlatom, uspjeli generirati čak 10 volta. Ovo samo po sebi neće riješiti svjetski problem potražnje za energijom, ali moglo bi se npr. ugraditi u uređaje koji imaju malu potrošnju energije," zaključuje prof. Nelson u članku koji je prenio portal znanost.com.
