p (PhysOrg.com) - Os pesquisadores estão criando um novo tipo de célula solar projetada para se auto-reparar, como sistemas fotossintéticos naturais em plantas, usando nanotubos de carbono e DNA, uma abordagem que visa aumentar a vida útil e reduzir custos. p "Criamos fotossistemas artificiais usando nanomateriais ópticos para coletar energia solar que é convertida em energia elétrica, "disse Jong Hyun Choi, professor assistente de engenharia mecânica na Purdue University.

p O projeto explora as propriedades elétricas incomuns de estruturas chamadas de nanotubos de carbono de parede única, usando-os como "fios moleculares em células de coleta de luz, "disse Choi, cujo grupo de pesquisa está baseado nos centros Birck Nanotechnology e Bindley Bioscience no Purdue's Discovery Park.

p "Acho que nossa abordagem oferece uma promessa para a industrialização, mas ainda estamos no estágio de pesquisa básica, " ele disse.

p As células fotoeletroquímicas convertem a luz solar em eletricidade e usam um eletrólito - um líquido que conduz eletricidade - para transportar elétrons e criar a corrente. As células contêm corantes que absorvem luz chamados cromóforos, moléculas semelhantes à clorofila que se degradam devido à exposição à luz solar.

p "A desvantagem crítica das células fotoeletroquímicas convencionais é essa degradação, "Choi disse.

p A nova tecnologia supera esse problema da mesma forma que a natureza:substituindo continuamente as tinturas foto-danificadas por novas.

p "Esse tipo de autorregeneração é feito nas plantas a cada hora, "Choi disse.

p O novo conceito pode viabilizar um tipo inovador de célula fotoeletroquímica que continue operando em plena capacidade indefinidamente, contanto que novos cromóforos sejam adicionados.

p As descobertas foram detalhadas em uma apresentação em novembro durante o Congresso e Exposição Internacional de Engenharia Mecânica em Vancouver. O conceito também foi revelado em um artigo online apresentado no site da SPIE, uma sociedade internacional de óptica e fotônica.

p A palestra e o artigo foram escritos por Choi, alunos de doutorado Benjamin A. Baker e Tae-Gon Cha, e alunos de graduação M. Dane Sauffer e Yujun Wu.

p Os nanotubos de carbono funcionam como uma plataforma para ancorar fitas de DNA. O DNA é projetado para ter sequências específicas de blocos de construção chamados nucleotídeos, permitindo que eles reconheçam e se liguem aos cromóforos.

p "O DNA reconhece as moléculas de corante, e então o sistema se auto-monta espontaneamente, "Choi disse

p Quando os cromóforos estão prontos para serem substituídos, eles podem ser removidos usando processos químicos ou adicionando novas fitas de DNA com diferentes sequências de nucleotídeos, dando início às moléculas de corante danificadas. Novos cromóforos seriam então adicionados.

p Dois elementos são essenciais para que a tecnologia imite o mecanismo de autorreparação da natureza:reconhecimento molecular e metaestabilidade termodinâmica, ou a capacidade do sistema de ser continuamente dissolvido e remontado.

p A pesquisa é uma extensão do trabalho em que Choi colaborou com pesquisadores do Massachusetts Institute of Technology e da University of Illinois. O trabalho anterior usou cromóforos biológicos retirados de bactérias, e as descobertas foram detalhadas em um artigo de pesquisa publicado em novembro na revista Química da Natureza .

p Contudo, usar cromóforos naturais é difícil, e eles devem ser colhidos e isolados de bactérias, um processo que seria caro de reproduzir em escala industrial, Choi disse.

p "Então, em vez de usar cromóforos biológicos, queremos usar os sintéticos feitos de corantes chamados porfirinas, " ele disse.