Plantas verdes, las algas y algunas bacterias utilizan la luz solar para convertir energía. Los pigmentos de la clorofila absorben la radiación electromagnética, que induce reacciones químicas en electrones. Estas reacciones tienen lugar en el núcleo de estructuras proteicas complejas, referidos por los expertos como fotosistemas I y II. Los procesos que tienen lugar en estos fotosistemas son inducidos por catalizadores en un orden determinado. En el primer paso el oxígeno se libera del agua. Una reacción posterior prepara la producción de carbohidratos para los que no se necesita ninguna otra fuente de energía.

Los centros de reacción de los fotosistemas están rodeados por pigmentos absorbentes de luz agrupados en complejos consolidados. Estas antenas aumentan el área disponible para que los rayos de luz impacten y extienden el espectro de longitudes de onda utilizables, Ambos requisitos previos para un balance energético favorable. Cada núcleo de reactor está rodeado por aproximadamente 30 antenas. Los experimentos llevados a cabo por científicos aún están lejos de replicar esta complejidad natural. En general, una proporción de 1:1 es la mejor que se puede lograr:una molécula absorbente de luz en combinación con un catalizador para oxidar el agua. Un grupo de investigadores dirigido por el Prof.Dr. Dirk Guldi y su antiguo empleado, el Dr. Konstantin Dirian, esperan revolucionar la tecnología solar sintetizando módulos basados ​​en la correlación entre estructura y función en el fotosistema II, y los últimos resultados se han publicado en Química de la naturaleza .

En los sistemas recientemente desarrollados, cristales absorbentes de luz, como los que ya se utilizan en LED, transistores y celdas solares, se colocan en capas en una red de panales hexagonales alrededor de un catalizador oxidante de agua con cuatro átomos de metal rutenio en el centro. Cuando se muestra de manera simplificada, estos compactos, unidades estables, que se componen de dos componentes con un eje largo común, recuerdan a las pilas cilíndricas. En el proceso químico de autoensamblaje, tales "centrales eléctricas en miniatura" crean listones bidimensionales. Como capas en un pastel forman un bloque común que recoge la energía obtenida de los rayos del sol.

Esta no es una reproducción del todo precisa de la disposición ideal que se encuentra en el fotosistema natural, pero el principio es el mismo. Cinco macromoléculas en forma de panal con la capacidad de capturar la luz crean una vaina alrededor de cada núcleo del reactor, y se ha demostrado que estas pequeñas centrales eléctricas son eficientes y exitosas en la recolección de energía solar. Tienen una eficiencia de más del 40 por ciento, y las pérdidas son mínimas. Longitudes de onda de la parte verde del espectro de colores, qué plantas reflejan, también puede ser usado. Los resultados de esta investigación fomentan la esperanza de que la tecnología solar pueda algún día hacer uso de la energía del sol de manera tan eficiente como la naturaleza.