慕尼黑化學(xué)家實驗發(fā)現(xiàn),葉綠素發(fā)色團直角排列可100%傳遞能量,不同發(fā)色團吸收不同波長的光,從而可制成覆蓋大部分光譜的寬頻采光器
每日科學(xué)報道,慕尼黑路德維克·馬克西米連大學(xué)(LMU: Ludwig-Maximilians-Universit)化學(xué)家已經(jīng)推翻了福斯特理論(Forster theory)的一個基本假設(shè),這一假設(shè)描述色素分子(pigment molecule)之間的能量轉(zhuǎn)換,這些色素分子也就是那些構(gòu)成光合作用的分子。新的理論會影響光學(xué)計算機設(shè)計,提高太陽能電池的效率。
葉綠素和其它色素分子常常涉及到特化蛋白質(zhì),能夠形成的復(fù)合物,可以充當(dāng)有效的天線,收集光并傳遞給光合反應(yīng)中心或太陽能電池導(dǎo)電層。
光合作用形成富含能量的化合物,這需要陽光的作用,也是地球上生命的基礎(chǔ)。在植物中,陽光的采集是依靠所謂的天線復(fù)合物(antennal complexes),這種復(fù)合物所包含的蛋白質(zhì)屬于綠色素葉綠素(chlorophyll)。葉綠素捕捉到陽光能量并進(jìn)行分程傳遞,幾乎沒有損失,傳遞要經(jīng)過幾個中間分子,最后傳至反應(yīng)中心,在那里,光能量被轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定形式的化學(xué)能量。
分子間的傳遞過程福斯特理論已經(jīng)做了描述。這一理論假定,色素的作用是振子(oscillating dipoles),它用電來激發(fā)鄰近的分子,其方式很類似偶極子天線(dipole antenna)元件,這種元件接收無線電信號并傳遞給接收器。實驗測量是在路德維克·馬克西米連大學(xué)進(jìn)行的,化學(xué)家海因茨·郎哈爾斯(Heinz Langhals)教授攜手物理學(xué)系的科學(xué)家,現(xiàn)在已經(jīng)推翻了這一理論。
“偶極子之間能量轉(zhuǎn)移取決于它們的取向,”郎哈爾斯說: “當(dāng)偶極子經(jīng)正交處理后,能量轉(zhuǎn)移就不應(yīng)該發(fā)生。我們已經(jīng)用實驗測試了這個假設(shè),同時讓人驚訝的是,我們發(fā)現(xiàn),能量轉(zhuǎn)移快速、極其有效地進(jìn)行,就是在這些條件下。”路德維克·馬克西米連大學(xué)的研究小組攜手國際合作伙伴,現(xiàn)在想建立堅固的實驗基礎(chǔ),以構(gòu)建能量轉(zhuǎn)移的新理論。這很有可能影響光學(xué)電腦的發(fā)展,也有助于提高太陽能電池的效率。