(PhysOrg.com) - Över miljarder år, växter har utvecklat mycket effektiva system för insamling av solljus. Nu, forskare försöker utnyttja de finjusterade systemen i tobaksväxter för att kunna använda dem som byggstenar i solceller. Forskare förutspår att tekniken kan leda till produktion av billiga, biologiskt nedbrytbara solceller.

I en färsk studie, forskare från UC Berkeley under ledning av Matt Francis har visat hur man programmerar tobaksväxter för att dra nytta av det effektiva sättet att de samlar solljus. Istället för att försöka omprogrammera alla celler i en mogen tobaksväxt, forskarna genetiskt konstruerade ett virus som heter tobaksmosaikviruset för att göra jobbet åt dem. Forskarna sprutade det modifierade viruset på en skörd av tobaksväxter, och viruset fick växtcellerna att producera massor av artificiella kromoforer, som förvandlar fotoner från solljus till elektroner.

För att kromoforerna ska fungera, dock, de måste vara åtskilda på ett exakt avstånd från varandra - ungefär två eller tre nanometer. Lite närmare eller längre ifrån varandra, och den elektriska strömmen kommer antingen att stoppas eller så kommer elektronerna att vara mycket svåra att skörda.

Tack och lov, tobaksväxtceller har utvecklats till rymdkromoforer på detta exakta avstånd, radar upp dem i en lång spiral hundratals nanometer långa. Genom att utnyttja denna struktur, forskarna kan dra nytta av miljarder år av utveckling för att odla kromoforer med perfekt avstånd från varandra.

"Under miljarder år, evolutionen har fastställt exakt rätt avstånd mellan kromoforer för att de ska kunna samla in och använda ljus från solen med oöverträffad effektivitet, "sa Francis.

Eftersom de modifierade tobaksplantorna själva inte genererar el, forskarna måste skörda växterna och extrahera kromoforstrukturerna. Sedan, forskarna kan lösa upp strukturerna i en flytande lösning, och spraya sedan lösningen på ett glas- eller plastunderlag för att skapa en solcell. Än så länge, forskarna har ännu inte visat att de resulterande solcellerna kan förvandla ljus till elektrisk energi.

Jämfört med traditionella solceller, de som tillverkas av växter kan ha flera potentiella fördelar. Till exempel, de kräver inte användning av giftiga kemikalier, de är biologiskt nedbrytbara, och de är billiga att producera. Å andra sidan, biobaserade solceller skulle sannolikt ha en kortare livslängd än kiselsolceller.

Förutom att använda tobak, forskarna visade också hur man manipulerar E coli bakterier för att producera kromoforstrukturer. I detta fall, forskarna använde inte ett virus, men modifierade bakterierna direkt.

© 2010 PhysOrg.com