據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)日前報道，美國研究人員正在研制一種新式太陽能電池，通過使用碳納米管和DNA等材料，該電池能像植物體內(nèi)天然的光合作用系統(tǒng)一樣進(jìn)行自我修復(fù)，從而延長電池壽命并減少制造成本。

　　光電化學(xué)電池可將太陽光轉(zhuǎn)化為電力，使用能導(dǎo)電的電解液運(yùn)送電子并制造出電流。傳統(tǒng)光電化學(xué)電池一個最大弊端是其內(nèi)吸收光線的染料難以更新，新技術(shù)通過不斷用新染料替換被光子破壞的染料從而解決了這個問題。

　　新設(shè)計利用了單壁碳納米管非同尋常的電學(xué)特性。碳納米管可包含一層到上百層石墨片，只有一層石墨片的稱為單壁碳納米管，其管徑約1.5納米左右，是一種非常理想的納米通道，一根開口的單壁碳納米管可以被用作“電動馬達(dá)”和“發(fā)電機(jī)”。科學(xué)家在實驗中將單壁碳納米管用作“捕光電池中的分子電線”。研究人員解釋說，在新電池中，碳納米管的主要功能是固定DNA片段?？茖W(xué)家也對DNA進(jìn)行編程，讓其具有核苷酸所擁有的特定序列，使其能識別并且依附染料。一旦DNA識別出染料分子，系統(tǒng)就開始自我組裝，完成染料更新，就像植物體內(nèi)時時刻刻都在進(jìn)行的自我再生。

　　基于這種想法研制的革新性光電化學(xué)電池，只要不斷向其中添加新染料，就能開足馬力繼續(xù)工作。而通過化學(xué)過程或通過增加具有不同核苷酸序列的新DNA片段，擊落舊染料分子，接著朝其中添加新染料分子，就可實現(xiàn)染料的新舊更替。

　　這項模擬自然界中自我修復(fù)機(jī)制的技術(shù)有兩個關(guān)鍵點(diǎn)：分子識別和該系統(tǒng)持續(xù)被溶解和重組的穩(wěn)定性。

　　領(lǐng)導(dǎo)這種新式電池研制的美國普渡大學(xué)機(jī)械工程學(xué)助教崔宗獻(xiàn)(音譯)表示：“現(xiàn)在，我們已經(jīng)使用光學(xué)納米材料制造出了一種人工光合作用系統(tǒng)，新系統(tǒng)可以捕獲太陽能，并將其轉(zhuǎn)化為電能。新方法將來可以進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。”

　　之前其他研究曾使用從細(xì)菌中提取出來的生物載色體取代染料，而崔宗獻(xiàn)表示，使用天然載色體非常困難，其必須被捕獲并同細(xì)菌隔離開，而且其工業(yè)化生產(chǎn)也非常昂貴。因此，崔團(tuán)隊在新試驗中沒有使用生物載色體，而是使用染料卟啉制成的人工載色體。

　　總編輯圈點(diǎn)

　　要說鎖定和利用太陽光能，地球上實在找不到比植物光合作用更有效的途徑。雖然一時還無法破解其奧秘，但科學(xué)家此前照葫蘆畫瓢做成的液態(tài)光電化學(xué)電池，在光電轉(zhuǎn)換率上據(jù)說已經(jīng)比目前性能最好的固態(tài)太陽能電池(光電轉(zhuǎn)換率不到20%)增加一倍多。隨著對植物光合作用的研究不斷深入，此類具有自我修復(fù)能力的仿生太陽能電池開發(fā)頻傳喜訊。普渡大學(xué)這一最新進(jìn)展也許正在暗示，未來太陽能發(fā)電的主宰不一定就是現(xiàn)今沸反盈天的光伏產(chǎn)業(yè)。