量子太阳能电池可以解释为什么植物是绿色的

时间:2017-11-17 11:22:23166网络整理admin

Nathaniel Gabor QMO实验室Leah Crane下一波太阳能电池可能是绿色的......字面意思量子力学正在帮助制造更好的太阳能电池 - 并且可能会让我们对植物在这个过程中变绿的原因提供另一种观点太阳能的一个大问题是阳光不恒定:由于季节变化,夜间和云层,到达面板的阳光量不断变化这意味着我们必须调节电池的功率,以便电网在晴天不会油炸,灯光不会随着云层的闪烁而闪烁麻烦的是,这会降低面板的效率这对植物来说也是一个潜在的问题与太阳能电池不同,植物可以通过将一些太阳能作为热量来消散来调节光照水平但事实证明,植物的绿色也可能发挥作用加州大学河滨分校的Nathan Gabor偶然发现了这个想法他说:“我正坐在这个研讨会上,我认为自己'物理学家常常被解释为什么天空是蓝色'” “所以我想,'好吧,为什么植物是绿色的'”Gabor发现,虽然有许多假设,但没有一个被明确证实 “进化证据在途中有几个缺失的环节,”他说因此,当他和他的团队设计出一个能够有效调节其功率输入和输出的太阳能电池时,他们惊讶地发现了一个潜在的答案当太阳能电池中的分子吸收太阳光时,其部分电子会跳跃到更高的能级分子不能保持这种能量,因此它将电子转移到不同的分子,产生电流不同的材料对不同波长敏感,因此可以调整您的细胞以响应不同类型的光如果太阳能电池或工厂想要吸收尽可能多的能量,吸收绿光将是明显的选择:太阳发出的绿光比任何其他颜色都多然而,大多数植物反映它,给它们的颜色这符合Gabor的计算:他和他的团队发现,细胞保持高效率的最佳方法是采用两种不同颜色的光,这两种颜色都不是绿色在一天中,当不同波长的光量变化时,细胞会摄入更多的一种颜色,而另一种颜色则更少,以保持输出稳定 Gabor认为绿光的丰富程度使其对植物和太阳能电池都不利在特定波长下获得的光越​​多,信号波动越大,使其难以有效吸收 “绿灯非常嘈杂,因为我们的太阳光谱中有很多,”他说 “植物实际上并不需要那种非常嘈杂的光线,因为它很难微调它以产生稳定的能量流”英国格拉斯哥大学的Richard Cogdell对这种解释持怀疑态度 “生物学没有自由选择使用哪种颜料,”他说 “我认为它本身正在摧毁科学,但光合作用和自然系统的联系并不存在”Gabor对他的模型仍然充满信心 “这是基于非常简单的量子力学规则,从中可以看出,这种想法可能是植物有很好的理由变绿,”他说自调节,超高效的太阳能电池也可能相当不错期刊参考文献:Nano Letters,DOI:10.1021 / acs.nanolett.6b03136关于这些主题的更多信息: