Teleskopformade antenner ger ny generation solceller

Gröna svavelbakterier lever ett ljus i mörker, eller nästan i alla fall. På 100 meters djup i Svarta havet, lyckas de i bästa fall fånga upp ett par fotoner om dagen. Det räcker för att de ska kunna tillverka energi nog att överleva.

Nyckeln till bedriften ligger i konstruktionen av bakteriernas klorofyllmolekyler som fungerar som supereffektiva ljusinsamlande antenner. Det vet forskarna sedan tidigare, däremot har de inte haft kläm på hur naturen löst konstruktionen.

Nu har en grupp forskare från USA, Tyskland och Nederländerna löst gåtan genom att kombinera genanalys, kryoelektronmikroskopi och magnetkamerateknik.

Resultatet visar hundratusentals klorofyllmolekylerna som ligger tätt packade i en flerrörskonstruktion. När ljusinflödet är litet skjuts antennerna ut på ett sätt som liknar ett teleskop. Allt för att så många fotoner som möjligt ska fångas in. På samma sätt skjuts det ihop om ljusflödet av någon anlednings blir för stort.

Utmaningen är nu att överföra de nyvunna kunskaperna till en liknande konstruktion i nanomaterial. Målet är energisystem som utnyttjar samma fenomen som fotosyntesen, men där verkningsgraderna skjuter i höjden. Och då oavsett om det handlar om att använda solljuset för att producera el i solceller eller att få alger att bli framtidens vätgasfabriker.

Forskarnas rön presenteras i den amerikanska vetenskapliga tidskiften Proceedings of the National Academy of Sciences.