Ученые хотят сделать из листьев “идеальные солнечные панели”: как это им удастся

Ученые пришли к выводу, что природа разработала “идеальное решение” для преобразования солнечной энергии, которое можно адаптировать для производства электричества.

Это касается процессов, происходящих в растениях и фотосинтезирующих организмах, которые крайне эффективно преобразуют солнечную энергию. Исследование, опубликованное на портале Interesting Engineering, направлено на понимание того, что делает хлорофилл — пигмент, придающий растениям зеленый цвет — таким мощным поглотителем света.

Растения и фотосинтезирующие бактерии уже долгое время показывают высочайшую эффективность в преобразовании солнечной энергии, и этот процесс, как выясняется, связан с квантовой механикой. Исследования показали, что передача энергии от света к химической энергии в процессе фотосинтеза происходит с минимальными потерями, что традиционная физика не всегда может объяснить. Ключевое значение в этом процессе имеет квантовая механика, которая описывает, как энергия передается и разделяется на квантовом уровне, что крайне важно для эффективного использования солнечной энергии.

Профессор Юрген Хауэр, один из авторов исследования, объяснил, что они изучили два диапазона спектра поглощения хлорофиллом: низкоэнергетическую область Q (от желтого до красного) и высокоэнергетическую область B (от синего до зеленого). Они обнаружили, что в области Q два электронных состояния квантово-механически связаны между собой, что играет ключевую роль в эффективной передаче энергии без потерь.

Таким образом, более глубокое изучение взаимодействия квантовых состояний в хлорофилле может привести к созданию искусственных фотосинтезирующих устройств, которые смогут использовать солнечную энергию с беспрецедентной эффективностью.

Источник: Interesting Engineering