ولو كان الاستفادة من الطاقة الشمسية مهمة سهلة، لما واجهنا مشكلة الغازات الدفيئة الناتجة عن استخدام الوقود الأحفوري. في حين أن أنظمة الطاقة الشمسية تعمل بشكل جيد في المناخات الصحراوية الحارة، إلا أنها لا تزال غير فعالة ولا تساهم إلا بنسبة صغيرة من إجمالي استهلاك الطاقة اليوم. قد يأتي الحل المبتكر من مصدر غير متوقع على الإطلاق - وهو الحل الذي يمكن تقديمه لك على طبق العشاء الخاص بك.
بعد عزل البلورات الصغيرة من اقتران التمثيل الضوئي (مجمع PSI الفائق) بنجاح من نبات البازلاء، اقترح البروفيسور نيلسون أنه سيكون من الممكن تسليط الضوء على هذه البلورات واستخدامها كشواحن بطاريات صغيرة أو كأساس لبطاريات أكثر كفاءة. الخلايا الشمسية الاصطناعية.
علم النانو هو علم الجزيئات الدقيقة للمواد، وهو أحد أهم جبهات البحث في التكنولوجيا المعاصرة. في الطبيعة، يعد ترتيب الجسيمات بدقة أقل من نانومتر مهمة روتينية ضرورية لوظائف الأنظمة البيولوجية مثل نظام التمثيل الضوئي.
ومن أجل الحصول على طاقة مفيدة، طورت النباتات لنفسها "آلات نانوية" متطورة للغاية تستخدم ضوء الشمس كمصدر للطاقة مع الحصول على كفاءة كمية مثالية تبلغ مائة بالمائة (معدل استخدام الطاقة). تم عزل هذا النظام، المسمى اقتران النظام الضوئي I (PSI)، من أوراق البازلاء، وتم تحديد هيكله المكاني بواسطة البروفيسور نيلسون بدقة عالية، وهي النتيجة التي تسمح له بوصف تفاصيله المعقدة.
يوضح الباحث: "تركز أهداف بحثي على ضرورة تقريبنا من القدرة الإنتاجية للطاقة التي تستطيع النباتات الحصول عليها عن طريق تحويل ضوء الشمس إلى سكريات (كربوهيدرات) في أوراقها الخضراء".
تشرح فيزياء الكم والفوتونات، كما وصفها ألبرت أينشتاين في عام 1905، المبادئ المتعلقة بسلوك الطاقة الإشعاعية. وبمجرد أن تمتص أوراق النبات الضوء، فإنها تثير بقوة الإلكترونات التي تستخدم لتنشيط التفاعلات الكيميائية الحيوية في النبات، مثل تكوين السكر.
"إذا تمكنا حتى من الاقتراب من كيفية إنتاج النباتات لطاقتها من السكريات، فسنحقق إنجازًا كبيرًا. لذلك، من المهم للغاية فك بنية هذه الآلة النانوية لفهم كيفية عملها بالتفصيل".
نظرًا لأن مركز التفاعل PSI هو عبارة عن صبغ بروتيني (صبغة) مسؤول عن تحويل الطاقة الضوئية إلى شكل آخر من أشكال الطاقة، فإن الطاقة الكيميائية، يمكن استخدام مراكز التفاعل هذه، والتي يتم تعبئة الآلاف منها بدقة كبيرة في البلورات، في تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء وكمكونات إلكترونية في مجموعة واسعة من الأجهزة.
"يمكن للمرء أن يفهم بسهولة مدى الدهشة والرضا الذي شعرنا به عندما تمكنا، بعد إضاءة هذه البلورات الموضوعة على ألواح مطلية بالذهب، من إنتاج جهد كهربائي قدره عشرة فولت. ولن يحل مشكلة الطاقة في عالمنا، ولكن يمكن أن يتكون من مفاتيح طاقة لأجهزة الطاقة الشمسية البسيطة، على سبيل المثال،" يخلص البروفيسور نيلسون.
تعليقات 6
أعتقد أن هذا ممكن إلى حد ما، لكن الفكرة ليست جديدة، وهي التقليد من الطبيعة للتكنولوجيات الجديدة.
أعرف شيئًا واحدًا... أن البازلاء تصيبني بالغازات ويمكنك تدفئتها في الشتاء.
تتراوح كفاءة الطاقة في عملية التمثيل الضوئي في النبات من 10% إلى 20%
دون الأخذ بعين الاعتبار كل تلك الفوتونات التي لا يمتصها الكلوروفيل
أفترض أن الارتباك ينبع من حقيقة أن النظام ينتج 100% من الضوء الذي يستقبله، لكنه يتجاهل معظم الأطوال الموجية ولا يستخدمها على الإطلاق.
هذا، على الأقل، هو تخميني.
لقد طورت النباتات "آلات نانوية" متطورة للغاية تعمل بالضوء كمصدر للطاقة وتعطي عائدًا كميًا مثاليًا بنسبة 100٪.
ناجٍ كمي 100%؟
انا لا اظن ذلك.