據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)日前報(bào)道,，美國(guó)研究人員正在研制一種新式太陽(yáng)能電池，通過(guò)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(zhǎng)電池壽命并減少制造成本,。

　　光電化學(xué)電池可將太陽(yáng)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(gè)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(guò)不斷用新染料替換被光子破壞的染料從而解決了這個(gè)問(wèn)題,。

　　新設(shè)計(jì)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(chēng)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(kāi)口的單壁碳納米管可以被用作“電動(dòng)馬達(dá)”和“發(fā)電機(jī)”,。科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)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(shuō),，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(duì)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(shí)別并且依附染料,。一旦DNA識(shí)別出染料分子,，系統(tǒng)就開(kāi)始自我組裝，完成染料更新,，就像植物體內(nèi)時(shí)時(shí)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(kāi)足馬力繼續(xù)工作,。而通過(guò)化學(xué)過(guò)程或通過(guò)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(shí)現(xiàn)染料的新舊更替,。

　　這項(xiàng)模擬自然界中自我修復(fù)機(jī)制的技術(shù)有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：分子識(shí)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(guó)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(yáng)能,，并將其轉(zhuǎn)化為電能。新方法將來(lái)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(lái)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(kāi),，而且其工業(yè)化生產(chǎn)也非常昂貴。因此,，崔團(tuán)隊(duì)在新試驗(yàn)中沒(méi)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(shuō)鎖定和利用太陽(yáng)光能,，地球上實(shí)在找不到比植物光合作用更有效的途徑,。雖然一時(shí)還無(wú)法破解其奧秘，但科學(xué)家此前照葫蘆畫(huà)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(shuō)已經(jīng)比目前性能最好的固態(tài)太陽(yáng)能電池(光電轉(zhuǎn)換率不到20%)增加一倍多,。隨著對(duì)植物光合作用的研究不斷深入，此類(lèi)具有自我修復(fù)能力的仿生太陽(yáng)能電池開(kāi)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(lái)太陽(yáng)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)。