Водоросли удалось превратить в перовскиты. Важный шаг в развитии солнечной энергетики
Солнечные батареи из водорослей — неожиданно и очень эффективно
Команда под руководством ученых из Центра молекулярной биоинженерии при Техническом университете Дрездена преобразовала минеральные оболочки водорослей в перовскиты из галогенидов свинца с настраиваемыми физическими свойствами. Новые перовскиты имеют уникальную наноархитектуру, недостижимую при обычном синтетическом производстве. Этот метод можно применять для массового производства перовскитов с заданными свойствами.
Перовскиты — это материалы, которые становятся все более популярными для широкого круга приложений из-за их замечательных электрических, оптических и фотонных свойств. Перовскитные материалы могут произвести революцию в солнечной энергетике, фотокатализе и разработке лазеров.
Свойства перовскитов можно настроить для конкретных приложений, изменив их структуру. На данный момент возможность влиять на эти свойства сильно ограничена методами производства. Ученые создали перовскиты из водорослей, воспользовавшись годами эволюции этих одноклеточных организмов.
Подсказки эволюции
«Одноклеточные организмы на протяжении сотен миллионов лет реагировали на широкий спектр факторов окружающей среды, таких как температура, pH и механическое воздействие. В результате некоторые из них научились производить абсолютно уникальные биоматериалы», — говорит Игорь Злотников, руководитель исследования.
Команда сосредоточилась на L. granifera — водорослях, которые используют кальцит для формирования раковин. Их сферические оболочки имеют уникальную структуру: они покрыты кристаллическими иглами, которые выровнены строго радиально. «Существующие методы производства перовскитов не позволяют производить подобные материалы синтетическим путем. Однако мы можем попытаться превратить существующие природные структуры в функциональные материалы, сохранив при этом их первоначальную архитектуру», — говорит доктор Злотников.
Преобразовав кальцитовые оболочки в галогениды свинца с помощью йода, бромида или хлорида, команда создала функциональные перовскиты, оптимизированные для излучения только красного, зеленого или синего света.
Готовы к масштабированию
«Мы впервые показываем, что минералы, производимые одноклеточными организмами, могут быть преобразованы в функциональные материалы. Вместо того, чтобы конкурировать с природой, мы можем воспользоваться годами эволюционной адаптации, через которые они уже прошли», — говорит доктор Злотников.
Метод, разработанный его командой, можно масштабировать для промышленного производства, используя водоросли и множество других одноклеточных организмов.