Suchen

Solarzellen der Zukunft

Silber-Nanoteilchen steigern Lichtausbeute nach biologischem Vorbild

Im Licht steckt jede Menge Energie. Die Natur versteht seit langem, diese Energie in der Photosynthese effektiv zu nutzen. Wissenschaftlern um die Professoren Christoph Bräuchle und Hugo Scheer von der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München ist es in Zusammenarbeit mit Forschern der Universität von Ohio gelungen, ihr dabei noch etwas auf die Sprünge zu helfen.

Rubrik: Science      Tag: Licht,Photovoltaik
Silber-Nanoinseln

Silber-Nanoinseln

Silber-Nanoteilchen steigern Lichtausbeute durch verstärken der Fluoreszenzintensität von PCP-Lichtsammelkomplexen.

© nano-initiative-munich.de   Lupe

Die Forscher haben gezeigt, dass sich mit Silber-Nanoteilchen die Effizienz von Lichtsammelkomplexen, den zentralen Funktionsträgern für das Einsammeln von Licht bei der Photosynthese, um den Faktor 18 steigern lässt. Diese Entdeckung, die in der 8. Ausgabe der Fachzeitschrift „Nano Letters“ veröffentlicht wurde, könnte bedeutsam für die Entwicklung neuartiger Solarzellen nach biologischem Vorbild sein. Die Natur hat im Laufe der Evolution mit der Entwicklung der Photosynthese und der daran beteiligten komplexen Proteine eine effektive Maschinerie entwickelt, die Sonnenlicht in elektrische Spannung und schließlich in chemische Energie umwandeln kann – eine Art natürliche Solarzelle.

Effizienz der Photosynthese

Für die Effizienz der Photosynthese haben so genannte Lichtsammelkomplexe eine zentrale Funktion. Bei der Photosynthese in bestimmten Meeres-Algen, den Dinoflagellaten, sind das zum Beispiel Peridinin-Chlorophyll-Protein-Komplexe, kurz PCP. Die PCP-Moleküle haben die Aufgabe, das in Wassertiefen von etwa zehn Metern recht schwache aber für die Algen lebensnotwendige blau-grüne Licht zu sammeln und zu den zentralen Photoreaktionszentren der Pflanze zu transportieren, in denen dann die eigentliche Umwandlung von Licht in chemische Energie stattfindet.

In einer Art Kaskade wird Lichtenergie von Peridinin-Molekülen absorbiert, an Chlorophyll-Moleküle weitergegeben und so letztlich bis in das Reaktionszentrum geleitet. Da die Photosynthese eine besonders effiziente Art der Umwandlung von Sonnenlicht in Energie darstellt, ist es naheliegend, die relativ teuren Solarzellen mit künstlichen Lichtsammelkomplexen zu versehen, um damit eine ähnliche Effektivität wie das natürliche Lichtsammler/Reaktionszentren-System zu erreichen. Erste Ansätze dazu wurden bereits in der Fachwelt diskutiert. Den Forschern gelang es nun durch Wechselwirkungen mit Silber-Nanopartikeln die optischen Eigenschaften des natürlichen Lichtsammelkomplexes PCP so zu verändern, dass das System noch effektiver Licht aufnehmen kann.

Wechselwirkung mit Silber-Nanopartikeln

Den Forschern gelang es nun durch Wechselwirkungen mit Silber-Nanopartikeln die optischen Eigenschaften des natürlichen Lichtsammelkomplexes PCP so zu verändern, dass das System noch effektiver Licht aufnehmen kann. Zur Messung haben die Forscher zunächst Silberinseln mit einem Durchmesser von etwa 80 Nanometern auf Deckgläser aufgebracht. Diese dienten als Unterlage für PCP-Komplexe aus Algen der Art Amphidinium carterae. Die PCP-Moleküle wurden mit Laserlicht im blau-grünen Wellenlängenbereich angeregt und fluoreszenzspektroskopisch untersucht. Das resultierende Mess-Signal zeigte sowohl bei einzelnen PCP-Molekülen als auch im Molekülverband eine bis zu 18-fache Verstärkung der Fluoreszenzintensität. Hinweise auf eine Änderung der Proteinstruktur wurden bei den Messungen nicht gefunden. Die Wissenschaftler schließen daraus, dass die PCP-Komplexe auch in Gegenwart der Silberinseln strukturell und funktionell intakt bleiben. Theoretische Modelle legen nahe, dass sich die Effizienzsteigerung vor allem mit einer Erhöhung der Anregungsrate durch eine verstärkte Absorption erklären lässt. Hinter dem Verstärkungsmechanismus steckt danach eine durch Plasmonen, das heißt durch Schwingungen der elektrischen Ladungsträger in den Silberinseln hervorgerufene Erhöhung der elektromagnetischen Strahlung im Inneren des PCP. Das PCP wird quasi auf zwei Arten angeregt: direkt über das Licht und indirekt über das erzeugte elektrische Feld der Nanoteilchen.

Steigerung der Lichtsammeleffizienz

Das Verfahren zur Steigerung der Lichtsammeleffizienz des PCP sollte sich nach Ansicht der Wissenschaftler direkt auf künstliche Lichtsammelkomplexe übertragen und durch gezielte Herstellung metallischer Nanostrukturen noch weiter optimieren lassen. Dies könnte ein wichtiger Beitrag zur Entwicklung neuartiger hocheffektiver Solarzellen sein. Aber auch die in der medizinisch-biologischen Forschung wichtige Methode der Spektroskopie einzelner Moleküle könnte von der Effizienzsteigerung profitieren. "Einzelmolekülforscher haben immer zu wenig Licht. Es wird immer nach Wegen gesucht, wie das Licht intensiver gemacht werden kann."


Kommentar abgeben
Wird zusammen mit dem Kommentar angezeigt.
[6-10 Zeichen; a..zA..Z0..9]
 


Die E-Mail Adresse wird nicht veröffentlicht.
 


Hier können Sie optional eine Website verlinken.
 




18 Kommentar(e)
Name: AntonioGeada
2020-01-26 07:13:19

Solarzellen der Zukunft

<a href=https://imeadrapers.tk>free adult webcam live </a> <a href=https://gratperfedi.tk>porn cams free </a>

https://imeadrapers.tk
Name: ScottDag
2020-01-26 06:24:23

Solarzellen der Zukunft

adult webcams site <a href=https://theocrostirab.tk>free adult webcam rooms </a> adult webcam show <a href=https://thinbeisurolor.gq>adult webcam xxx </a> adult webcam girls

https://thinbeisurolor.gq
Name: JamesCek
2020-01-26 01:53:16

Solarzellen der Zukunft

home made sex cams <a href=https://itabenar.tk>itabenar</a> web cams free live <a href=https://goldcingtreesanchi.ga>goldcingtreesanchi.ga</a> adult webcam business

https://itabenar.tk
Name: WillieKef
2020-01-25 20:44:28

Solarzellen der Zukunft

hidden sex cams videos <a href=https://traprepfaramitz.tk>traprepfaramitz.tk</a> live sex cams jasmin <a href=https://skydneyblinanap.gq>skydneyblinanap.gq</a> asian model cams

https://skydneyblinanap.gq
Name: ScottDag
2020-01-25 10:57:20

Solarzellen der Zukunft

adult webcam work <a href=https://theocrostirab.tk>adult webcam shows </a> adult webcam couples <a href=https://thinbeisurolor.gq>adult webcams sites </a> adult webcam broadcast

https://theocrostirab.tk
Name: JamesCek
2020-01-25 01:43:37

Solarzellen der Zukunft

sex chat free <a href=https://itabenar.tk>itabenar</a> cam to cam chat adult <a href=https://goldcingtreesanchi.ga>goldcingtreesanchi.ga</a> chaturbate free adult webcams

https://itabenar.tk
Name: Williamtet
2020-01-24 23:44:22

Solarzellen der Zukunft

<a href=https://oldictuihampe.ml>adult webcam chat free </a> <a href=https://asbacombuybrin.ga>free adult webcam rooms </a>

https://asbacombuybrin.ga
Name: AntonioGeada
2020-01-24 17:15:13

Solarzellen der Zukunft

<a href=https://imeadrapers.tk>hd hidden cams </a> <a href=https://gratperfedi.tk>ebony cams girls </a>

https://gratperfedi.tk
Name: RalphGew
2020-01-24 15:35:34

Solarzellen der Zukunft

adult webcam communities <a href=https://idunarproph.ml>idunarproph</a> adult webcam shows <a href=https://caphapupolas.ga>caphapupolas</a> adult web cams free

https://idunarproph.ml
Name: WillieKef
2020-01-24 12:08:30

Solarzellen der Zukunft

free group sex cams <a href=https://traprepfaramitz.tk>traprepfaramitz.tk</a> web cams free live <a href=https://skydneyblinanap.gq>freesexchat </a> free x rated cams

https://traprepfaramitz.tk
Name: AntonioGeada
2020-01-24 01:57:58

Solarzellen der Zukunft

<a href=https://imeadrapers.tk>video chat with adults </a> <a href=https://gratperfedi.tk>private webcam shows </a>

https://gratperfedi.tk
Name: AntonioGeada
2020-01-24 00:24:05

Solarzellen der Zukunft

<a href=https://imeadrapers.tk>sex chat free </a> <a href=https://gratperfedi.tk>my free cams reddit </a>

https://gratperfedi.tk
Name: JamesCek
2020-01-23 22:43:31

Solarzellen der Zukunft

my free cams geniva <a href=https://itabenar.tk>itabenar.tk</a> free adult nude cams <a href=https://goldcingtreesanchi.ga>goldcingtreesanchi.ga</a> freesexchat

https://goldcingtreesanchi.ga
Name: KimDiutt
2020-01-22 18:18:43

Solarzellen der Zukunft

<a href="https://fluoxetine1000.com/">fluoxetine 20 mg tablet</a>

https://avodartgen.com/
Name: ThomasQuina
2020-01-22 18:09:15

Solarzellen der Zukunft

<a href=https://teltorecofon.ml>sample of a good essay </a> <a href=https://stewdaypercone.tk>stewdaypercone.tk</a> <a href=https://mococomli.ml>mococomli.ml</a> <a href=https://tosberkfasymla.cf>girl dp amateur from work fuck </a> <a href=https://restrerela.tk>restrerela.tk</a> <a href=https://idfaqualcaner.ml>what is an international organization essay </a> <a href=https://roushostpresdy.tk>big tit nude asian women </a> <a href=https://aticobal.cf>teen tricked into incest porn videos </a> <a href=https://namesfiro.tk>naked college girl little tits </a> <a href=https://faipleasomim.tk>faipleasomim.tk</a>

https://detuslani.tk
Name: LeslieNix
2020-01-21 03:58:24

Solarzellen der Zukunft

<a href=https://ningpegovibook.ga>ningpegovibook.ga</a> <a href=https://slipagapap.ml>slipagapap.ml</a> <a href=https://bersnomostgigam.ga>bersnomostgigam.ga</a> <a href=https://kindnacharvodes.ml>hairy guy fucks asian porn clips </a> <a href=https://handcitamcemi.tk>handcitamcemi.tk</a> <a href=https://quiredidegword.cf>how can denotative and connotaion words benefiet me when writing essays </a> <a href=https://inunonto.tk>inunonto.tk</a> <a href=https://swolketpnyslare.tk>dragon age lesbian sex </a> <a href=https://hoviterqure.ml>teen girl masturbation selfie </a> <a href=https://lawndimenshata.gq>lawndimenshata.gq</a>

https://dioprisrocham.tk
Name: LeslieNix
2020-01-20 22:09:56

Solarzellen der Zukunft

<a href=https://rapasliema.tk>christian dating site pictures </a> <a href=https://raecompteattouta.ga>raecompteattouta.ga</a> <a href=https://mureviha.tk>amateur feminine crossdresser fucked </a> <a href=https://castvinicoun.tk>college sharing boyfriend sex </a> <a href=https://jecttylodenle.cf>jecttylodenle.cf</a> <a href=https://bitaretdeter.cf>how much paragraphs is in a 6 page essay apa </a> <a href=https://etryaritmentber.cf>real ebony milf in white stocking </a> <a href=https://undumiphosi.gq>amateur soccer mom porn videos </a> <a href=https://fontmadisnale.cf>fontmadisnale.cf</a> <a href=https://minbwinkdenque.tk>amature asian girls nude </a>

https://hornotherlia.tk
Name: Michaelquold
2020-01-20 14:25:29

Solarzellen der Zukunft

<a href=https://settgosecapbio.cf>settgosecapbio.cf</a> <a href=https://ressperradanlink.cf>college sex with john lushstories </a> <a href=https://termacongdertme.ml>termacongdertme.ml</a> <a href=https://nobartoilisits.ga>nobartoilisits.ga</a> <a href=https://laipefema.tk>laipefema.tk</a>

https://verfortweddve.tk
Von:
display-Magazin
Besucher:
Ratings:
9152
1964
Wertung:
2.96
 
Leser Top 10 - geben Sie auch eine Wertung ab!
nicht lesenswert
lesenswert
Danke für Ihre Wertung
TV-Basics

TV-Basics

Die wichtigsten Kriterien für den Kauf Ihres Fernsehgeräts.

TV-Check

TV-Check

Bestimmen Sie den passenden Bildschirmtyp für Ihr zu Hause.

Abstand zum Fernseher

Abstand zum Fernseher

Ermitteln Sie den optimalen Abstand zu Ihrem Fernsehgerät.

Online-Sehtest

Sehtest

Bestimmen Sie online die korrekte Sehschärfe Ihrer Augen.

Online Quiz

Online Quiz

Kurze Pause? Dann versuchen Sie doch unser neuartiges Online Quiz.

Technologie

Welcher Fernsehtechnologie gehört Ihrer Meinung nach die Zukunft?







Ergebnis
Faserziehturm Faserziehturm

In dem Ofen des Faserziehturms werden bei 2.000 Grad auf der Basis von Quarzglas die neuen ...

Silber-Nanoinseln Silber-Nanoinseln

Silber-Nanoteilchen steigern Lichtausbeute durch verstärken der Fluoreszenzintensität von ...

Analysesoftware MAVI Analysesoftware MAVI

Mikrostruktur eines offenzelligen Aluminiumschaums visualisiert mit der Analysesoftware MAVI. ...

Akkommodative Kunststofflinse Akkommodative Kunststofflinse

Modell einer modernen sogenannten akkommodativen Kunstlinse, die sich auf die Ferne und die Nähe ...

Neueste Artikel

Leser Top 5

BESUCHER TOP 5