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馬薩諸塞大學利用光合作用提高太陽能效率

鉅大LARGE  |  點擊量:780次  |  2019年04月12日  

馬薩諸塞大學阿默斯特(Amherst)分校的化學家根據植物的光合作用發明了一種新的方法,可以讓太陽能電力生產更有效率。

該研究小組由SankaranThayumanavan領導,他是該大學“化學創新為未來加油”研究中心(FuelingtheFutureCenterforChemicalInnovation)的主任。他研究出一種新方法,利用樹狀大分子來復制光合作用的過程;樹狀大分子是高度枝化的非生物有機分子。

樹狀大分子由眾多分支組成,這些分支由相互連接的被稱為聚合物的分子鏈組成。在樹狀大分子中,每個分子鏈會形成新鏈,反復聚合到單一的核心上,最終形成球狀。

樹狀大分子的分支使之可以大范圍地吸收光子,向其聚合物分支相互連接的核心提供能量。在分子核心處的能量得以發散的,產生沿著聚合物鏈向分子偶極處移動的電子,產生電力。

研究該聚合物的最終目標,是能夠發現一種精湛的設計,來實現足夠的捕獲陽光的效率和無能量損失的電子轉移。

“我們的方法受到了大自然中植物利用能源方式的啟發。經過數百萬年的進化,大自然的植物能有效地捕獲大量的能量,并可以短距離無損耗地進行傳輸,”Thayumanavan先生說。

“在未來,光伏設備可能不再依賴于速度慢、效率低的人造半導體。我們的研究會帶來更輕、更高效、可持續的光伏發電,”他補充說。

該小組在一篇論文中發布了研究結果,論文的題目為:用于光伏技術的樹狀和線性大分子結構——光誘導電荷轉移研究(DendriticandLinearMacromolecularArchitecturesforPhotovoltaics:APhotoinducedChargedTransferInvestigation)。該論文發表在期刊《美國化學會志》上。

該雜志的編輯預測,該論文將改變未來光伏設備的設計方法。

“通過科學發現的創新是社會進步的必要組成部分。要真正實現可持續的做法,必須利用更清潔的方法獲取能源和更有效的方法來存儲、分配和使用能源。”該雜志編輯說。

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