研究人员克服了受生物启发的太阳能收集材料功能化的障碍

受自然启发，纽约城市学院(CCNY)的研究人员可以展示一种合成策略，以稳定受生物启发的太阳能收集材料。他们的发现发表在最新一期的《 自然化学》上，可能在功能化分子组件以用于未来的太阳能转换技术方面取得重大突破。

尽管极端高温或低温条件下，在世界几乎每个角落，您都会发现光合作用的生物正在努力捕获太阳能。揭示自然界如何高效有效地收集光能的秘密，可能会改变可持续太阳能技术的面貌，尤其是在全球温度上升的情况下。

在光合作用中，第一步(即光收集)涉及光与光收集天线之间的相互作用，该天线由称为超分子组件的易碎材料组成。从绿叶植物到微小细菌，大自然设计了一种由两部分组成的系统：超分子组装体嵌入蛋白质或脂质支架中。尚不清楚该支架发挥什么作用，但最近的研究表明自然界可能已经进化出这些复杂的蛋白质环境来稳定其易碎的超分子组装体。

卡拉·吴博士说：“尽管我们无法复制光合生物中发现的蛋白质支架的复杂性，但我们能够采用保护性支架的基本概念来稳定人造光收集天线。” 她的合著者包括CCNY的教授Dorthe M. Eisele和Ilona Kretzschmar，以及皇后学院的Seogjoo Jang。

迄今为止，将自然界的设计原理转化为大规模光伏应用一直没有成功。

Eisele说：“失败可能在于当前太阳能电池架构的设计范式。” 但是，她和她的研究小组“并非旨在改善已经存在的太阳能电池设计。但是，我们希望向自然界的杰作学习，以激发全新的太阳能收集架构。”她补充说。

受自然界的启发，研究人员证明了小的交联分子如何克服超分子组装功能化的障碍。他们发现硅烷分子可以自组装，在人造的超分子光收集天线周围形成一个互锁的，稳定的支架。

Ng说：“我们已经证明，这些本质上不稳定的材料现在可以在设备中幸存下来，即使经过多次加热和冷却循环也是如此。” 他们的工作提供了概念证明，笼状的支架设计可以稳定超分子组件，使其免受环境压力(例如极端温度波动)的影响，而不会破坏其良好的采光性能。

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