Gröna växter, alger och vissa bakterier använder solljus för att omvandla energi. Klorofyllens pigment absorberar elektromagnetisk strålning, som inducerar kemiska reaktioner i elektroner. Dessa reaktioner äger rum i kärnan av komplexa proteinstrukturer, kallas av experter som fotosystem I och II. De processer som sker i dessa fotosystem induceras av katalysatorer i en viss ordning. I det första steget, syre frigörs från vatten. En efterföljande reaktion förbereder produktionen av kolhydrater för vilka ingen ytterligare energikälla behövs.

Reaktionscentra i fotosystemen omges av ljusabsorberande pigment grupperade i konsoliderade komplex. Dessa antenner ökar det tillgängliga området för ljusstrålar att träffa och utökar spektrumet av användbara våglängder, båda förutsättningarna för en gynnsam energibalans. Varje reaktorkärna omges av cirka 30 antenner. Experiment utförda av forskare är fortfarande långt ifrån att replikera denna naturliga komplexitet. I allmänhet, ett förhållande på 1:1 är det bästa som kan uppnås:en ljusabsorberande molekyl i kombination med en katalysator för oxidering av vatten. En grupp forskare under ledning av prof. Dr. Dirk Guldi och hans tidigare medarbetare Dr. Konstantin Dirian hoppas kunna revolutionera soltekniken genom att syntetisera moduler baserade på sambandet mellan struktur och funktion i fotosystem II, och de senaste resultaten har publicerats i Naturkemi .

I de nyutvecklade systemen, ljusabsorberande kristaller, som de som redan används i lysdioder, transistorer och solceller, lagras i ett nätverk av sexkantiga honungskakor runt en vattenoxiderande katalysator med fyra ruteniummetallatomer i mitten. När det visas på ett förenklat sätt, dessa kompakta, stabila enheter, som består av två komponenter med en gemensam lång axel, påminner om cylindriska batterier. I den självmonterade kemiska processen, sådana "miniatyrkraftverk" skapar tvådimensionella lameller. Som lager i en gateau, de bildar ett gemensamt block som samlar den energi som vinns från solens strålar.

Detta är inte en helt korrekt återgivning av det ideala arrangemanget som finns i det naturliga fotosystemet, men principen är densamma. Fem makromolekyler i form av en bikaka med förmåga att fånga ljus skapar ett hölje runt varje reaktorkärna, och det har visat sig att dessa små kraftverk är effektiva och framgångsrika vid skörd av solenergi. De har en effektivitet på över 40 procent, och förlusterna är minimala. Våglängder från den gröna delen av färgspektrumet, vilka växter reflekterar, kan också användas. Dessa forskningsresultat främjar hoppet om att solteknik en dag kan utnyttja solens energi lika effektivt som naturen.