Исследователи из Университета Линчёпинга (LiU), Швеция, разработали молекулу, которая поглощает энергию солнечного света и сохраняет ее в химических связях. Возможное долгосрочное использование молекулы заключается в эффективном улавливании солнечной энергии и хранении ее для дальнейшего использования. Результаты исследования опубликованы в Journal of the American Chemical Society (JACS).
Земля получает от Солнца во много раз больше энергии, чем люди могут использовать. Эта энергия поглощается объектами солнечной энергии, например, панелями, но одна из задач солнечной энергии заключается в ее эффективном хранении. Важно, чтобы энергия была доступна, когда Солнце не светит. Это привело ученых из Университета Линчёпинга к исследованию возможности захвата и хранения солнечной энергии в новой молекуле.
Наша молекула может принимать две разные формы: родительскую форму, которая может поглощать энергию солнечного света, и альтернативную форму, в которой структура родительской формы была изменена и стала намного более энергоемкой, оставаясь при этом стабильной. Это приводит к тому, что можно эффективно хранить энергию солнечного света в молекуле, – Бо Дурбей, профессор вычислительной физики факультета физики, химии и биологии Университета Линчёпинга.
Молекула принадлежит к группе, известной как «молекулярные фотопереключатели». Они всегда доступны в двух различных формах, изомерах, которые различаются по своей химической структуре. Эти две формы имеют разные свойства, и, в случае молекулы, разработанной исследователями LiU, эта разница заключается в содержании энергии. На химические структуры всех фотопереключателей влияет энергия света. Это означает, что структуру и, следовательно, свойства фотопереключателя можно изменить, осветив его.
Одной из возможных областей применения фотопереключателей является молекулярная электроника, в которой две формы молекулы имеют разную электропроводность. Другой областью является фотофармакология, в которой одна форма молекулы фармакологически активна и может связываться с конкретным целевым белком в организме, а другая форма неактивна.
Большинство химических реакций начинается в состоянии, когда молекула имеет высокую энергию и затем переходит в молекулу с низкой энергией. В новом исследовании ученые поступили наоборот — молекула с низкой энергией становится молекулой с высокой энергией.
«Мы ожидаем, что это будет сложно, но мы показали, что такая реакция может происходить как быстро, так и эффективно», — заключают ученые.
Теперь исследователи изучат, как накопленная энергия может быть высвобождена из богатой энергией формы молекулы наилучшим образом.
