Rus bilim insanları proteinlerle kuantum noktaları birleştirerek güneş pilini geliştirdi

Rusya Ulusal Nükleer Araştırmalar Üniversitesi’nden (MEPhI) bilim insanları, gerçekleştirdiği araştırma sonucu kuantum noktalar ile ışığa duyarlı proteinlerden oluşan hibrid malzeme temelinde ‘güneş pilini’ geliştirdi.

Araştırmacılar, bu ürünün güneş enerjisi ve optik bilgi işleme açısından çok önemli olduğuna dikkat çekti. Araştırmanın sonuçları, Biosensors and Bioelectronics dergisinde yayınlandı.

'Proton pompası'

Arke isimli tek hücreli organizmaların proteinleri olan bakteriyorodopsinler, bitkilerdeki klorofile benzer şekilde ışık enerjisini kimyasal bağ enerjisine dönüştürme potansiyeline sahip. ‘Proton pompası’na benzetilebilen bakteriyorodopsin özellikleri sayesinde güneş pili için son derece uygun bir unsur olarak karşımıza çıkıyor.

Bakteriyorodopsinin oksijensiz ortamda da etkileşim içinde bulunabilmesi, onu klorofilden farklı kılan önemli bir özelliktir.  Bunun sayesinde arkelerin Ölü Deniz’in derinlikleri gibi çok agresif ortamlarda yaşayabilmesi onların evrim sürecinde yüksek kimyasal, termik ve optik dayanıklılık kazanmasını sağladı.

'Son derece etkili hücreyi yarattık'

MEPhI bilim insanları, bakteriyorodopsini  kuantum noktalar isimli optik ve elektronik özellikleri ile iyi bir yarı iletken olan nano kristal yapılarla birleştirerek proteinin bu özelliklerini önemli ölçüde geliştirmeyi başardılar.

Söz konusu araştırmayı yürüten ekibin yöneticisi, MEPhI uzmanı Viktor Krivenkov, konuyla ilgili Sputnik’e yaptığı açıklamada ''Foton enerjisi çok düşük olan ışığın etkisiyle elektrik akımı üreten, ışığa duyarlı ve son derece etkili hücreyi yarattık. Normal şartlarda böyle bir hücre faaliyette bulunamaz, çünkü bakteriyorodopsin gibi ışığa duyarlı moleküller çok düşük enerji seviyesindeki ışığı emer. Kuantum noktalar ise bunun çok geniş diapazon içinde yapılmasını sağlar'' ifadelerini kullandı.

Öte yandan MEPhI Nano ve Biyo-mühendislik Laboratuvarı Başkanı İgor Nabiyev, araştırma sonucu morötesinden kızılötesine kadar  farklı dalgaboyunda ışığı algılayan hücrenin elde edildiğine dikkat çekerek şunu söyledi: ''Yaptığımz çalışmalarda kimya, biyoloji, nanoparçacıkları inceleyen fizik dalı ve fotonik biliminde uygulanan yöntemleri kullanıyoruz. Önce kimyasal analiz yöntemleriyle elde edilen kuantum noktaların bakteriyorodopsinlerle birleştirilmesi sonucu (yüzde 80 oranında) hibrid kompleksler ortaya çıkıyor''.

Bilim insanlarına göre, elde edilen sonuçlar sadece güneş enerjisinde değil, optik bilgi işlem alanında da uygulanabilir. Araştırmacıların sonraki hedefi, ışığa duyarlı hücrenin yapısını iyileştirmektir.