Inspirado en la naturaleza, Los investigadores del City College of New York (CCNY) pueden demostrar una estrategia sintética para estabilizar los materiales de recolección de energía solar bioinspirados. Sus hallazgos, publicado en el último número o Química de la naturaleza , podría ser un avance significativo en la funcionalización de conjuntos moleculares para futuras tecnologías de conversión de energía solar.

En casi todos los rincones del mundo a pesar de las condiciones extremas de calor o frío, encontrará organismos fotosintéticos que se esfuerzan por capturar la energía solar. Descubrir los secretos de la naturaleza sobre cómo recolectar luz de manera tan eficiente y robusta podría transformar el panorama de las tecnologías de energía solar sostenible. especialmente a raíz del aumento de las temperaturas globales.

En la fotosíntesis, el primer paso (es decir, captación de luz) implica la interacción entre la luz y la antena captadora de luz, que se compone de materiales frágiles conocidos como conjuntos supramoleculares. Desde plantas de hojas verdes hasta bacterias diminutas, la naturaleza diseñó un sistema de dos componentes:los ensamblajes supramoleculares están incrustados dentro de andamios de proteínas o lípidos. Todavía no está claro qué papel juega este andamio, pero investigaciones recientes sugieren que la naturaleza puede haber desarrollado estos sofisticados entornos proteicos para estabilizar sus frágiles conjuntos supramoleculares.

"Aunque no podemos replicar la complejidad de los andamios de proteínas que se encuentran en los organismos fotosintéticos, pudimos adaptar el concepto básico de un andamio de protección para estabilizar nuestra antena de captación de luz artificial, ", dijo la Dra. Kara Ng. Sus coautores incluyen a Dorthe M. Eisele e Ilona Kretzschmar, ambos profesores de CCNY, y Seogjoo Jang, profesor en Queens College.

Hasta ahora, traducir los principios de diseño de la naturaleza a aplicaciones fotovoltaicas a gran escala no ha tenido éxito.

"El fracaso puede estar en el paradigma de diseño de las arquitecturas actuales de células solares, "dijo Eisele. Sin embargo, ella y su equipo de investigación, "no pretendemos mejorar los diseños de células solares que ya existen. Pero queremos aprender de las obras maestras de la naturaleza para inspirar arquitecturas de recolección de energía solar completamente nuevas, " ella añadió.

Inspirado en la naturaleza, los investigadores demuestran cuán pequeño, Las moléculas de reticulación pueden superar las barreras hacia la funcionalización de ensamblajes supramoleculares. Descubrieron que las moléculas de silano pueden autoensamblarse para formar un estabilizar el andamio alrededor de una antena de captación de luz supra-molecular artificial.

"Hemos demostrado que estos materiales intrínsecamente inestables, ahora puede sobrevivir en un dispositivo, incluso a través de múltiples ciclos de calentamiento y enfriamiento, ", dijo Ng. Su trabajo proporciona una prueba de concepto de que un diseño de andamio en forma de jaula estabiliza los ensamblajes supramoleculares contra los factores ambientales estresantes, como fluctuaciones extremas de temperatura, sin alterar sus favorables propiedades de captación de luz.