Inspirado pela natureza, pesquisadores do City College of New York (CCNY) podem demonstrar uma estratégia sintética para estabilizar materiais de coleta de energia solar bioinspirados. Suas descobertas, publicado na última edição o Química da Natureza , poderia ser um avanço significativo na funcionalização de conjuntos moleculares para futuras tecnologias de conversão de energia solar.

Em quase todos os cantos do mundo, apesar das condições extremas de calor ou frio, você encontrará organismos fotossintéticos se esforçando para capturar energia solar. Descobrir os segredos da natureza sobre como colher luz de forma tão eficiente e robusta pode transformar a paisagem das tecnologias de energia solar sustentáveis, especialmente na esteira do aumento das temperaturas globais.

Na fotossíntese, a primeira etapa (ou seja, coleta de luz) envolve a interação entre a luz e a antena de coleta de luz, que é composto de materiais frágeis conhecidos como conjuntos supramoleculares. De plantas com folhas verdes a bactérias minúsculas, a natureza projetou um sistema de dois componentes:os conjuntos supramoleculares estão embutidos em estruturas protéicas ou lipídicas. Ainda não está claro qual o papel que este andaime desempenha, mas pesquisas recentes sugerem que a natureza pode ter desenvolvido esses ambientes sofisticados de proteínas para estabilizar seus frágeis conjuntos supramoleculares.

"Embora não possamos replicar a complexidade dos andaimes de proteínas encontrados em organismos fotossintéticos, fomos capazes de adaptar o conceito básico de um andaime de proteção para estabilizar nossa antena de coleta de luz artificial, "disse a Dra. Kara Ng. Seus co-autores incluem Dorthe M. Eisele e Ilona Kretzschmar, ambos professores do CCNY, e Seogjoo Jang, professor do Queens College.

Até agora, traduzir os princípios de design da natureza para aplicações fotovoltaicas em grande escala não teve sucesso.

"A falha pode estar no paradigma de design das atuais arquiteturas de células solares, "disse Eisele. No entanto, ela e sua equipe de pesquisa, "não pretendemos melhorar os designs de células solares que já existem. Mas queremos aprender com as obras-primas da natureza para inspirar arquiteturas de coleta de energia solar inteiramente novas, " ela adicionou.

Inspirado pela natureza, os pesquisadores demonstram quão pequeno, as moléculas de reticulação podem superar as barreiras para a funcionalização de conjuntos supramoleculares. Eles descobriram que as moléculas de silano podem se automontar para formar um intertravamento, andaime de estabilização em torno de uma antena supramolecular artificial de coleta de luz.

"Mostramos que esses materiais intrinsecamente instáveis, agora pode sobreviver em um dispositivo, mesmo por meio de vários ciclos de aquecimento e resfriamento, "disse Ng. O trabalho deles fornece uma prova de conceito de que um projeto de andaime em forma de gaiola estabiliza montagens supramoleculares contra estressores ambientais, como flutuações extremas de temperatura, sem interromper suas propriedades de colheita de luz favoráveis.