p Cientistas da Universidade Nacional de Pesquisa Nuclear MEPhI (Rússia) criaram um novo tipo de painel solar baseado em material híbrido que consiste em pontos quânticos (QDs) e proteína fotossensível. Os criadores acreditam que ele tem um grande potencial para energia solar e computação óptica. p Os resultados do estudo MEPhI foram publicados em Biossensores e bioeletrônica .

p Proteínas arqueadas de organismos unicelulares, bacteriorodopsina, pode converter a energia da luz em energia de ligações químicas (como a clorofila nas plantas). Isso ocorre devido à transferência de uma carga positiva através da membrana celular. A bacteriorodopsina atua como uma bomba de prótons, o que o torna um elemento natural do painel solar pronto para usar.

p Uma diferença fundamental entre a bacteriorodopsina e a clorofila é sua capacidade de operar sem oxigênio, permitindo que as arquéias vivam em ambientes muito agressivos, como as profundezas do Mar Morto. Essa habilidade levou evolutivamente a sua alta química, térmico, e estabilidade óptica. Ao mesmo tempo, bombeando prótons, a bacteriorodopsina muda de cor muitas vezes em um bilionésimo de segundo. É por isso que é um material promissor para a criação de unidades de processamento holográfico.

p Os cientistas do MEPhI conseguiram melhorar significativamente as propriedades da bacteriorodopsina ligando-a a pontos quânticos (QDs) - nanopartículas sememondutoras capazes de concentrar energia luminosa em uma escala de apenas alguns nanômetros e transmiti-la para a bacteriorodopsina sem emitir luz.

p "Nós criamos um sistema altamente eficiente, célula fotossensível operacional que gera corrente elétrica ao converter luz sob excitação de fótons muito baixa. Em condições normais, essa célula não funciona porque as moléculas fotossensíveis, como a bacteriorodopsina, absorvem luz com eficácia apenas em uma faixa de energia muito estreita. Mas os pontos quânticos fazem isso em uma faixa muito ampla e podem até converter dois fótons de baixa energia em um fóton de alta energia, como se os empilhassem, "pesquisador do MEPhI e um dos autores do estudo, Viktor Krivenkov disse.

p Segundo o pesquisador, criando condições para a radiação de fótons de alta energia, um ponto quântico pode não irradiá-lo, mas sim transmiti-lo para a bacteriorodopsina. Assim, Os cientistas do MEPhI desenvolveram uma célula capaz de operar sob a irradiação do infravermelho próximo às regiões ultravioleta do espectro óptico.

p "Usamos uma abordagem interdisciplinar na interseção da química, biologia, física de partículas e fotônica. Os pontos quânticos são produzidos usando métodos de síntese química, então, eles são revestidos com moléculas que tornam sua superfície simultaneamente biocompatível e carregada, após o que eles são ligados à superfície da bacteriorodopsina arqueana - contendo membranas roxas de Halobacterium salinarum. Como resultado, obtivemos complexos híbridos com eficiência muito alta (cerca de 80%) de transferência de energia de excitação de pontos quânticos para bacteriorodopsina, "o principal cientista do Laboratório de Nano-Bioengenharia MEPhI, Disse Igor Nabiev.

p De acordo com os pesquisadores, os resultados obtidos mostram o potencial para a criação de elementos fotossensíveis altamente eficazes com base em bioestruturas. Eles podem ser usados, não apenas para fornecer energia solar, mas também em computação óptica.

p Os autores enfatizaram a altíssima qualidade do material bio-híbrido nanoestruturado e a perspectiva de superar as melhores amostras comerciais com um possível aumento de eficiência por uma margem substancial. O próximo objetivo da equipe de pesquisa nesta direção é otimizar a estrutura da célula fotossensível.