Logo
Cover

Ученые из США обнаружили структурную хиральность — биологическое свойство, играющее важную роль в фотосинтезе — в ахиральных конъюгированных полимерах. Это открытие поможет повысить зарядную емкость и гибкость органических солнечных элементов, которые можно будет крепить на окна. Однако солнечные панели — не единственная сфера применения открытия. Соседство хиральных и ахиральных полимеров может пойти на пользу многим другим отраслям, например производству батарей, квантовых компьютеров, биодатчиков и умных часов.

С точки зрения структуры ДНК и другие спиралевидные молекулы классифицируются как хиральные, то есть совпадающие со своим зеркальным отражением, как две руки одного человека. Хиральность вплетена в генетическую структуру человека, часто встречается в природе и даже способствует химическим реакциям, запускающим фотосинтез, пишет Science Daily.

«Когда электроны движутся через спиралевидные структуры белков, генерируется эффективное магнитное поле, которое помогает отделить связанные заряды, созданные светом, — пояснила Дяо Ин, ведущий исследователь. — Это значит, что свет может эффективнее преобразоваться в биохимические вещества».

Ученые Университета штата Иллинойс первыми заметили, что по большей части молекулы схожей структуры стараются держаться вместе: хиральные молекулы собираются в хиральные структуры, ахиральные — в ахиральные структуры. Однако Дяо и ее коллеги заметили нечто необычное. При определенных условиях ахиральные конъюгированные полимеры могут нарушать правила и собираться в хиральные структуры.

Это открывает перед наукой новые возможности, в частности, в области органических фотоэлементов. Они могут быть достаточно тонкими, прозрачными и легкими, чтобы их можно было наклеить на окна домов, например, в спальне, где не требуется яркое освещение. Кроме того, их можно выпускать рулонами, как газеты. Важную роль в производстве органических солнечных элементов играют как раз конъюгированные полимеры.

Однако солнечные панели — не единственная сфера применения открытия. Соседство хиральных и ахиральных полимеров может пойти на пользу многим другим отраслям, например производству батарей, квантовых компьютеров, биодатчиков и умных часов.

Ученые из Сингапура разработали фотоэлемент из перовскита и органических материалов, который показал рекордный КПД — 23,6%, приблизившись к показателю современных солнечных элементов из кремния. Достижение ученых открывает дорогу к массовому производству легких, дешевых и сверхтонких фотоэлементов, идеально подходящих для автомобилей, яхт, тентов, крыш и других подобных конструкций.