Ученые смогли сделать из листьев "идеальные солнечные панели": как это удалось

Исследователи пришли к выводу, что понимание процесса преобразования солнечной энергии зелеными растениями и другими фотосинтезирующими организмами может помочь разработать столь же эффективные методы генерации электроэнергии или фотохимии. Об этом пишет портал Interesting Engineering.

Как отмечают в издании, растения и фотосинтезирующие бактерии давно демонстрируют эффективность преобразования энергии, которую традиционная физика с трудом может объяснить в полной мере. Новое исследование направлено на выяснение того, что делает хлорофилл, пигмент, придающий листьям зеленый цвет, таким мощным поглотителем света.

Исследование проливает свет на роль квантовой механике в переходе энергии от усвоения в форме света к хранению в форме химической энергии практически без потерь. Это явление инженеры пытались воспроизвести на протяжении десятилетий, чтобы использовать чистую энергию.

"Квантовая механика имеет решающее значение для понимания первых шагов передачи энергии и разделения зарядов", — отметил профессор Юрген Хауэр, один из авторов исследования.

Юрген Хауэр и ведущий автор работы Эрика Кейл заявили, что результаты исследования добавляют важный элемент к пониманию того, как именно происходит передача энергии на квантовом уровне. Эти знания, теоретически, могут помочь разработать искусственные фотосинтезирующие устройства для использования солнечной энергии с беспрецедентной эффективностью.

Ученые сосредоточились на двух участках спектра поглощения хлорофилла, изучив как низкоэнергетическую область Q (диапазон от желтого до красного), так и высокоэнергетическую область B (от синего до зеленого). Они выявили в области Q два электронных состояния квантово-механически связаны между собой, и это взаимодействие играет ключевую роль в передаче энергии практически без потерь.

Как отметил Юрген Хауэр, природа "нашла идеальное решение" для преобразования солнечной энергии в химическую. Детальнее изучив взаимодействие квантовых состояний в хлорофилле, ученые могли бы разработать столь же эффективные методы генерации электроэнергии или фотохимии.

Также сообщалось, что исследователи из Кембриджского университета и Калифорнийского университета в Беркли разработали новый метод производства чистого топлива и химикатов.