محققان کشف کرده‌اند که چرا الکترودهای زیستی حاوی مجموعه پروتئین‌های فتوسنتزی فتوسیستم I در درازمدت پایدار نیستند. چنین الکترودهایی قابلیت تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی شیمیایی را دارند و از روش‌های سودمند تولید انرژی‌های سازگار با محیط‌زیست محسوب می‌شوند. با این‌حال، پروتئین‌های پایدار در طبیعت، در سیستم‌های نیمه مصنوعی و در درازمدت کاربردی نیستند، زیرا در طولانی‌مدت مولکول‌های واکنش‌پذیری تشکیل می‌شوند که به فتوسیستم I یک آسیب می‌رسانند.
دانشمندان می‌گویند علت مطرح‌شدن این طرح تحقیقاتی این است که “جامعه با چالش‌های بزرگی مواجه است و نیاز به یافتن روش‌های پایدارتری برای تبدیل و ذخیره انرژی دارد. در حال حاضر درک و شناخت فرآیندهایی که تأثیر تکنیک‌های امیدبخش را کم می‌کند بسیار مهم است. چراکه این کار تنها گزینه پیش‌رو برای ایجاد راه حل‌های پایدار در آینده است.”
تکنیک‌های امیدبخش شامل الکترودهایی هستند که در آن فتوسیستم I در پلیمری حاوی اسمیوم قرارگرفته است. هنگامی که پروتئین فتوسنتزی تحت تأثیر تابش نور شروع به فعالیت می‌کند به‌صورت بسیار مؤثری می‌تواند بارهای مثبت و منفی را از یک‌دیگر جدا کند.
طبق گفته دانشمندان “فتوسیستم I نه‌تنها کارآمد است، بلکه وجود مقادیر زیاد آن در طبیعت سبب می‌شود که این سیستم گزینه مناسبی برای تبدیل انرژی در دستگاه‌های نیمه مصنوعی محسوب شود.” با این‌حال، اگر الکترودهای زیستی در یک محیط حاوی اکسیژن فعالیت کنند، در طولانی‌مدت آسیب می‌بینند.
محققان از میکروسکوپ‌های الکتروشیمیایی برای مشاهده فرآیندهای روی سطح الکترودها استفاده کردند. در این سطح، فتوسیستم I در پلیمری حاوی اسمیوم قرارگرفته است. آن‌ها مشاهده کردند هنگامی که الکترودها در معرض نور قرار می‌گیرند مولکول‌های واکنشی شروع به تشکیل در سطح الکترودها می‌کنند. برای انجام این کار، آن‌ها سیستم را در معرض غلظت‌های مختلف اکسیژن قرار دادند.
محققان نتیجه گرفتند که تابش نور با تولید انواع اکسیژن واکنش‌پذیر و پراکسید هیدروژن همراه است که می‌تواند به فتوسیستم I در بلندمدت آسیب برساند. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده، به نظر می‌رسد بهتراست الکترودهای زیستی حاوی فتوسیستم I به‌گونه‌ای طراحی شود که آن‌ها بتوانند در یک محیط عاری از اکسیژن فعالیت کنند.
☑ لینک خبر
☑ لینک مقاله
