新型分子可有效吸收并储存太阳能

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【大纪元2020年09月23日讯】(大纪元记者张妮编译报导)瑞典林雪平大学(LiU)的研究人员发明了一种新型分子,在受到光照后,将转变自身的结构把光能储存在分子内部。这意味着可以利用分子有效吸收太阳能并储存备用。

这项发表在《美国化学会志》(JACS)上的研究利用一类称为“光电开关分子”的化合物实现了这一成果。光电开关分子在光照的刺激下可以转换自身的化学结构,从而展现完全不同的特性。

光电开关分子至少已有两种常见的应用。一类是分子电子学,就是当分子处于不同的结构的时候,具有不同的导电性能。另一类是光药理学,即在一种形式下分子的药理特性处于活跃的状态,可以与生物体特定的目标蛋白绑定,另一种形式下则处于休眠状态。

很多研究是采用先实验,再通过理论计算验证的方式。这份研究是先利用计算化学,在电脑上完成计算和模拟,找到一种分子在光的作用下,其转化形式和所需的性能正符合研究人员的需要,再将分子设计送到实验室制造。

研究人员计算显示,这种分子受到光照后,在不到200飞秒(10的负15次方秒)这样极短的时间内完成结构的转变。

为了实现分子高效储能,研究人员必须让这种分子在两种状态下的能量差达到最大化。他们所开发的分子在一种形式下是极其稳定的芳香烃形式,具有三个苯环结构。当它吸收阳光后,苯环消失,分子变成高能态。

研究者之一林雪平大学计算物理学教授杜比(Bo Durbeej)说:“多数化学反应内分子从高能向低能转化,这里,我们所做的相反──分子从低能向高能的状态转化。我们原以为这很困难,但是我们的结果展示了实现既快速又高效变化的可能性。”

接下来,研究人员将考察如何最有效地将分子存储的能量释放出来。◇

责任编辑:朱涵儒

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