Napodobení fotosyntézy pro získání energie

Datum 04.11.2018

Vědci se při získávání energie nechali inspirovat přírodou. Rostliny díky fotosyntéze získávají energii ze slunečního záření a právě napodobení tohoto procesu by lidstvu pomohlo využít další zdroj energie. Zelené rostliny zachycují energii ze slunečního záření a tu pak mohou dále přenášet ve svém těle pomocí bílkovin.

Vědci na Harvardské univerzitě objevili novou roli ve vibracích bílkovin při řízení transformace sluneč- ního záření na užitečnou energii. Studie vysvětluje mechanismus inspirovaný přírodou, který by mohl pomoci při navrhování lepších solárních materiálů.

Zelené rostliny zachycují energii ze slunečního záření, kterou mohou dále přenášet ve svém těle pomocí bílkovin obsahujících různé pigmenty. Tyto pigmenty “nabité“ fotony slunečního záření mohou svou excitační energii předávat okolním pigmentům, čímž mohou rostliny energii transportovat do míst, kde probíhá reakce přeměny oxidu uhličitého na kyslík.

Američtí vědci nyní s využitím experimentálních dat a počítačových simulací prozkoumali proces přenosu energie. Ve svém výzkumu se zaměřili na protein s označením PC645, který v rostlinách řídí přenos energie pomocí vibrací pigmentů.

„Můžete si představit, že tyto proteiny využívají vibrace různých pigmentů jako signály, které posílají excitací jedním nebo druhým směrem,“ říká spoluautor výzkumu Doran Bennett.

Pigment excitovaný energií dopadajících fotonů by svou excitační energii mohl snadno předat okolním pigmentům, které jsou na podobné energetické hladině. Pomocí vibrací však proteiny mohou nasměrovat přenos této energie, kdy “nabitý“ pigment předá svou energii konkrétnímu pigmentu, a přeskočí tak všechny okolní.

Vědci si dříve tento nespojitý přenos energie vysvětlovali pomocí kvantových provázání, jelikož je energie předávána mezi pigmenty na výrazně odlišných energetických hladinách. Nový výzkum však naznačuje, že k přemostění této mezery je zapotřebí široké pásmo vibrací.

Vědecký tým bude ve svém výzkumu i nadále pokračovat, aby lépe porozuměl tomu, jak mohou bílkoviny řídit přenos energie potřebný k efektivní fotosyntéze. Podle týmu by tyto znalosti měly najít uplatnění i při vývoji nových materiálů pro zařízení využívající energii slunečního záření.

Výzkum a simulace jsou však velmi náročné jak na výpočetní techniku, tak na čas – týmu trvalo prozkoumání jednoho proteinu více než dva roky.