轻量级作为窗口抓住和可复制的报纸,有机太阳能电池成为一个可行的解决方案对国家日益增长的能源需求。
伊利诺伊大学香槟分校的研究人员首次观察到的生物属性叫做手性出现在非手性共轭聚合物,用于设计灵活的太阳能电池。他们的发现可以帮助提高细胞的电荷能力和增加获得负担得起的可再生能源。
DNA的螺旋结构是识别一个螺旋。结构上来说,DNA和其它螺旋分子被归类为手性:不对称,叠加到镜像是不可能的。这个词来源于希腊语的手,这也是一个例子。画在一张纸上留下手印,紧随其后的是一个正确的手印直接在上面。这两个印刷不整齐一致;你的手,就像它的DNA,是手性的。
手和脚的碳水化合物和蛋白质,手性扭曲成人类的基因组成。在本质上也很丰富,甚至提高驱动光合作用的化学反应。
“手性是一个迷人的生物属性”,应迪奥说,化学和生物分子工程学的助理教授和这项研究的主要研究者。“许多生物分子的功能是直接与他们的手性。把蛋白复合物参与光合作用。当电子通过蛋白质的螺旋结构,生成一个有效的磁场,帮助单独绑定费用由光。这意味着可以更有效地转化为生化药剂。”
在大多数情况下,科学家们观察到分子的结构倾向于保持自己:手性分子组装成手性结构(如核酸形成DNA),组装成非手性和非手性的分子结构。迪奥和她的同事观察到不同的东西。在合适的条件下,非手性共轭聚合物可以偏离常态,组装成手性结构。
他们的论文发表在自然通讯并引入了新的机遇在生物学和电子的融合研究。第一次,科学家们可以手性结构应用于无数的材料,要求非手性共轭聚合物的功能。欧洲杯足球竞彩
特别是太阳能电池:薄太阳能电池板按比例缩小的电脑屏幕的大小。完全由有机材料组成,灵活的细胞是透明的和轻量级足以坚持卧室欧洲杯足球竞彩的窗户。他们也迅速可制造的印刷与解决方案,用于印刷报纸的过程。
“有机太阳能电池可以打印在高速度和低成本,使用很少的能量。想象一下,有一天,太阳能电池一样廉价报纸,你可以折叠起来,把它在你的背包里,”迪奥说。
共轭聚合物电池的开发和设计是至关重要的。
“既然我们解锁手性共轭聚合物的潜力,我们可以应用生物属性太阳能电池和其他电子产品,学习如何手性在本质上提高光合作用。更高效的有机太阳能电池可以制造如此之快,我们每天可以产生千瓦的能量迅速赶上全球日益增长的能源需求,”迪奥说。
但可再生能源之一,许多领域受益于手性和共轭聚合物的结合。多样化的应用程序可能包括消费品电池和智能手表,量子计算,生物传感器,可以检测体内疾病的迹象。
“这非凡的出现手性共轭聚合物可以打开应用程序超出了太阳能电池的新途径。Polarization-sensitive成像,智能机器视觉,chirality-selective催化、甚至是小说的工程,轻量级的拓扑机械超材料可以盾冲击和影响最小化。欧洲杯足球竞彩我们的工作提供了直接洞察如何实现这些应用程序,”陈钱说,材料科学和工程学副教授和该研究的合著者。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
到达他们的发现,研究者们首先结合非手性共轭聚合物与溶剂。然后添加解决方案,一滴一滴,显微镜幻灯片。溶剂分子蒸发,留下的聚合物,解决方案变得越来越集中。开始不久,压缩非手性聚合物自组装形成的结构。
分子自组装并不是一个不寻常的现象。随着溶液浓度的增加,然而,研究人员观察到非手性聚合物并不像预期的那样组装成非手性结构。相反,他们形成螺旋。
“通过显微镜的镜头,我们观察到聚合物的扭曲的形状和螺旋结构。设施在贝克曼的显微镜套件使这一发现可能,”作者和博士后研究员Kyung说阳光公园。
此外,研究人员发现,chiral-to-achiral结构进化并不发生在单个步骤中,但在一个较小的螺旋的多步序列组装形成越来越复杂的手性结构。
先进的分子动力学模拟研究人员证实了个分子级的步骤在这个序列,无法用肉眼看到。
“分子动力学模拟对于这项研究很有帮助。同样重要的是贝克曼研究所的协作环境,鼓励合并与显微镜和化学,分子动力学”Diwakar Shukla说,化学和生物分子工程学助理教授和这项研究的合著者。
来源:https://beckman.illinois.edu/