«Световой лабиринт» поможет сделать искусственный фотосинтез в разы эффективнее

Воссоздание процесса фотосинтеза является ключевой целью в исследованиях возобновляемых источников энергии. Ученые из сингапурского университета NTU продемонстрировали, как кондиционирование водорослей в крошечных каплях может сделать их способность вырабатывать энергию в несколько раз эффективнее.

Среди проблем, стоящих перед учеными, работающими над искусственным фотосинтезом, одной из важнейших является относительно низкая эффективность решений, разработанных до сих пор. Там, где солнечные батареи обычно преобразуют солнечный свет в энергию с эффективностью около 20%, текущие технологии искусственного фотосинтеза не могут преодолеть порог выше 4-5%.

Фикобилипротеины — это белки, которые несут ответственность за поглощение света в клетках водорослей. Ученые нашли способ усилить их способность превращать захваченный света в энергию с помощью инкапсулированных красных водорослей в крошечных жидкокристаллических капельках длиной всего от 20 до 40 мкм.

Когда свет соприкасается с такой каплей, его изогнутые кромки вызывают то, что исследователи называют «эффектом шепчущей галереи», в котором свет движется по периметру и эффективно попадает в капли в течение длительного времени. Чем дольше свет остается внутри, тем выше процент улавливаемой энергии. Сгенерированные таким образом электроны могут быть захвачены с помощью электродов.

По словам ученых, такая методика увеличивает генерацию энергии в два-три раза по сравнению с необработанным белком водорослей. В пользу практического масштабирования технологии говорит то, что капельки могут быть произведены оптом и по низкой цене. Эти капли могут быть даже изготовлены в более крупных формах, чтобы связать водоросли, растущие в водной среде — таким образом можно получить плавучие генераторы энергии.