Plantas verdes, algas e algumas bactérias usam a luz solar para converter energia. Os pigmentos da clorofila absorvem a radiação eletromagnética, que induz reações químicas nos elétrons. Essas reações ocorrem no núcleo de estruturas complexas de proteínas, referidos pelos especialistas como fotossistemas I e II. Os processos que ocorrem nesses fotossistemas são induzidos por catalisadores em uma determinada ordem. Na primeira etapa, o oxigênio é liberado da água. Uma reação subsequente prepara a produção de carboidratos para os quais nenhuma outra fonte de energia é necessária.

Os centros de reação dos fotossistemas são circundados por pigmentos absorvedores de luz agrupados em complexos consolidados. Essas antenas aumentam a área disponível para os raios de luz atingirem e estenderem o espectro de comprimentos de onda utilizáveis, ambos os pré-requisitos para um balanço energético favorável. Cada núcleo do reator é cercado por aproximadamente 30 antenas. Os experimentos conduzidos por cientistas ainda estão longe de replicar essa complexidade natural. Em geral, uma proporção de 1:1 é o melhor que pode ser alcançado:uma molécula absorvente de luz em combinação com um catalisador para oxidar água. Um grupo de pesquisadores liderado pelo Prof. Dr. Dirk Guldi e seu ex-funcionário Dr. Konstantin Dirian espera revolucionar a tecnologia solar sintetizando módulos baseados na correlação entre estrutura e função no fotossistema II, e os últimos resultados foram publicados em Química da Natureza .

Nos sistemas recentemente desenvolvidos, cristais que absorvem luz, como aqueles já usados ​​em LEDs, transistores e células solares, são dispostos em camadas em uma rede de favos de mel hexagonais em torno de um catalisador de oxidação de água com quatro átomos de metal de rutênio no centro. Quando mostrado de forma simplificada, estes compactos, unidades estáveis, que são formados por dois componentes com um eixo longo comum, são uma reminiscência de baterias cilíndricas. No processo químico de automontagem, essas 'centrais elétricas em miniatura' criam lâminas bidimensionais. Como camadas em um gateau, eles formam um bloco comum que coleta a energia obtida dos raios do sol.

Esta não é uma reprodução totalmente precisa do arranjo ideal encontrado no fotossistema natural, Mas o princípio é o mesmo. Cinco macromoléculas em forma de favo de mel com a capacidade de capturar luz criam uma bainha em torno de cada núcleo do reator, e foi demonstrado que essas pequenas centrais elétricas são eficientes e bem-sucedidas na captação de energia solar. Eles têm uma eficiência de mais de 40 por cento, e as perdas são mínimas. Comprimentos de onda da porção verde do espectro de cores, quais plantas refletem, também pode ser usado. Os resultados dessas pesquisas alimentam a esperança de que a tecnologia solar possa um dia fazer uso da energia solar de forma tão eficiente quanto a natureza.