Các nhà nghiên cứu đã sử dụng kết hợp DNA và chất bán dẫn tổng hợp để tạo ra một ăng ten nhỏ khai thác ánh sáng.
Tín dụng hình ảnh: Được sự cho phép của Edward Sargent
Tiềm năng của những vật liệu này là một khi chúng ta có thể tìm ra cách dịch chúng từ vật liệu chỉ là giải pháp thành thiết bị, bạn có thể tạo ra pin mặt trời có diện tích lớn, chi phí thấp và bằng cách chuyển năng lượng sang trang web cụ thể, một mạch cụ thể, nó có thể hỗ trợ trong việc làm cho các thiết bị này ngày càng hiệu quả hơn.
Tiến sĩ Sargent giải thích rằng ăng-ten mà ông đã giúp tạo ra không giống như ăng-ten TV điển hình của bạn. Nó có một ăng ten cực nhỏ mà từ đó tạo thành từ các chất bán dẫn siêu nhỏ xuất hiện dưới dạng các chấm màu; những chấm này được sắp xếp theo hình chữ thập (xem hình). Những chấm này được làm bằng silicon, điển hình. Và họ được tổ chức bởi DNA - cùng loại DNA mà chúng ta có trong mỗi tế bào.
Tín dụng hình ảnh: Được sự cho phép của Edward Sargent
DNA là thứ bạn có thể tổng hợp trong phòng thí nghiệm và bạn có thể lập trình chính xác trình tự mà bạn muốn nó có được Và DNA được thiết kế để có hai vùng. Một trong đó có xu hướng dính vào các chất bán dẫn, và khu vực khác có thể dính vào DNA khác.
Bởi vì nó chứa DNA, ăng ten này có thể, với một chút trợ giúp khởi động, tự lắp ráp. Nhưng Tiến sĩ Sargent đã làm rõ rằng phần thực sự có chức năng của ăng-ten mặt trời này không phải là DNA, mà là các chấm mà DNA đang giữ lại với nhau. Những chấm này phản ánh một số màu nhất định và nó tô màu mô hình của những màu này cho phép ánh sáng chảy vào và thu vào một chấm trung tâm. Anh ta giải thích rằng anh ta đã xây dựng ăng-ten hình chữ thập này bằng cách sử dụng ba tầng màu sắc khác nhau: màu xanh lá cây, vàng và đỏ. Sargent đặt các chấm màu xanh lá cây ở phần bên ngoài của thập giá. Gần đến trung tâm, anh đặt những chấm vàng. Và smack dab ở giữa: một chấm đỏ duy nhất.
Tất cả năng lượng mặt trời mà ăng-ten thu thập được đều bị phễu vào chấm đỏ đó. Tại sao? Khái niệm mà Tiến sĩ Sargent giải thích là hơi phức tạp, nhưng nó bắt nguồn từ ý tưởng rằng ánh sáng xanh có cường độ cao hơn - sáng hơn, hãy để nói - hơn là ánh sáng đỏ.
Và vì vậy, những gì chúng tôi đã xây dựng là một cấu trúc từ quan điểm tràn đầy năng lượng, giống như cách những quả bóng lăn xuống đồi, các điện tử bên trong cấu trúc này sẽ muốn chuyển từ màu xanh sang màu vàng và màu vàng sang màu đỏ. Các hạt màu xanh lá cây hấp thụ ánh sáng màu xanh lá cây, biến nó thành các electron năng lượng lăn xuống dốc qua các màu vàng về phía màu đỏ. Các màu vàng hấp thụ ánh sáng màu vàng và đưa năng lượng đó về phía màu đỏ. Nhưng điều đó có nghĩa là một loại hiệu ứng số nhân. Chúng tôi cuối cùng đã tập trung, hoặc kênh, tất cả năng lượng từ cấu trúc lớn hơn nhiều này vào máy thu có kích thước nanomet này.
Tín dụng hình ảnh: Đại học Johns Hopkins
Tiến sĩ Sargent nói thêm rằng hầu hết chúng ta đều chứng kiến loại phễu ánh sáng này mỗi ngày mà không biết. Thực vật hấp thụ ánh sáng bằng cách sử dụng một loại ăng ten tương tự, ông nói. (Sargent lưu ý rằng ông đã nhận ra sự tương đồng này sau thí nghiệm chứ không phải trước đó.)
Ông cho biết thực vật có các tế bào đặc biệt đưa ánh sáng đến chính xác nơi nó cần - đến các tế bào chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng, bên trong nhà máy. Nếu không có điều này, thực vật sẽ thu thập ánh sáng mặt trời quá chậm - chúng sẽ không thể có được thức ăn cần thiết đủ nhanh. Vì vậy, nó có thể là các tấm pin mặt trời của tương lai sẽ giống như những chiếc lá nhân tạo khổng lồ, cực kỳ hiệu quả.
Quan điểm của bạn là gì? Một đồng nghiệp của EarthSky cho biết một ăng ten năng lượng mặt trời tự lắp ráp được chế tạo bằng DNA nghe có vẻ hơi đáng sợ. Hay nó chỉ là khoa học viễn tưởng mát mẻ?
Tóm lại: Trong một bài báo được công bố trên tạp chí Công nghệ nano tự nhiên vào ngày 10 tháng 7 năm 2011, các nhà nghiên cứu tại Đại học Toronto tiết lộ rằng họ đã sử dụng kết hợp DNA tổng hợp và chất bán dẫn để tạo ra một ăng ten nhỏ khai thác ánh sáng.