اصلاح ژنتیکی ویروس‌ها برای انتقال موثر انرژی

محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) با تغییر دی‌ان‌ای ویروس‌ها توانسته‌اند از فواید کوانتوم بهره ببرند. این نتایج می‌تواند به ساخت پنل‌های خورشیدی منجر شود که انرژی را با کارایی بسیار بالا منتقل کنند.



به گزارش سرویس علمی ایسنا منطقه خراسان، گیاهان نور خورشید را جذب و آن را با کارایی بسیار به انرژی تبدیل می‌کنند به طوری که تقریبا هیچ بخشی از این انرژی به هدر نمی‌رود.

مهندسان برق همواره در تلاش برای دستیابی به این میزان کارایی بوده‌اند تا این امر را در وسایلی همچون پنل‌های خورشیدی محقق کنند. اما بهترین پنل‌ها نیز تنها حدود 44 درصد از نور خورشید را به صورت انرژی قابل استفاده جذب می‌کنند و تا حدودی به همین دلیل است که انرژی خورشیدی نمی‌تواند تمام نیازهای انرژی جهان را تامین کند.

گیاهان می‌توانند از فواید ناشی از یک سری خصوصیات کوانتوم بهره ببرند. وقتی یک فوتون نوری به گیرنده‌های نوری گیاهان یعنی کروماتوفورها برخورد می‌کند، یک ذره کوانتومی حاوی انرژی آزاد تولید می‌کند که اگزیتون نامیده می‌شود. اگزیتون در نهایت راه خود را به سمت بخش‌هایی از سلول که در آنجا جذب می‌شود پیدا کرده و برای استفاده در جای خود قرار می‌گیرد. به لطف قوانین فیزیک کوانتوم، در این فرآیند هیچ بخشی از انرژی هدر نمی‌رود.

در این مطالعه محققان دی‌ان‌ای ویروس‌ها را دستکاری کرده‌اند به طوری که بتوانند به گروه‌هایی از کروموفورهای سنتزی متصل شده و وقتی این کار را انجام دادند، از خود نور ساطع کنند. به این ترتیب محققان می‌توانند آنها را با استفاده از طیف‌سنجی ردیابی کنند.

آنها ویروس‌ها و مولکول‌های کروموفور مختلفی را در غلظت‌های متنوع مورد مطالعه قرار دادند و توانستند نشان دهند که ویروس‌ها و کروموفورها انتقال‌دهنده‌های خوبی برای انرژی هستند.

محققان هنوز به ترکیب دلخواه خود دست نیافته‌اند اما توانسته‌اند اگزیتون‌ها را با دو برابر سرعتی که اکنون در پنل‌های خورشیدی حرکت می‌کنند منتقل کنند و آنها را وادارند مسافت بیشتری بپیمایند.

این ویروس‌ها هنوز نمی‌توانند همچون گیاهان انرژی خود را تامین کنند. آنها فقط قادرند این انرژی را منتقل کنند؛ اما محققان می‌گویند انتقال‌دهنده انرژی کارآمدی که قابلیت کنترل آنها وجود دارد می‌توانند کاربرد زیادی داشته باشند. به کمک این مواد محققان می‌توانند کاتالیست‌هایی برای واکنش‌های شیمیایی نوری بسازند یا نیروی الکتریکی کارآمدتری در پنل‌های خورشیدی داشته باشند.

این مقاله در مجله Nature Materials به چاپ رسیده است.

منبع :