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編者按：堪薩斯州立大學(xué)的研究人員們創(chuàng)造了一種毒性較低的染料，而且與細(xì)菌結(jié)合，這樣，佩雷拉的太陽(yáng)能電池更環(huán)保，有利于環(huán)境和生物體，這就制成一種替代能源產(chǎn)品，可取代化石燃料，而且更環(huán)保。

堪薩斯州立大學(xué)(Kansas State University)研究生的一項(xiàng)研究成果表明，即使是替代能源技術(shù)，有時(shí)也可以更環(huán)保一點(diǎn)。阿姚米·佩雷拉(Ayomi Perera)是斯里蘭卡(Sri Lanka)的化學(xué)博士生，他的工作是在化學(xué)教授斯特凡·博斯曼(Stefan Bossmann)指導(dǎo)下，改進(jìn)染料敏化太陽(yáng)能電池(dye-sensitized solar cells)。這種電池是一種太陽(yáng)能技術(shù)，使用染料，從陽(yáng)光產(chǎn)生能量。他們創(chuàng)造了一種毒性較低的染料，而且與細(xì)菌結(jié)合，這樣，佩雷拉的太陽(yáng)能電池更環(huán)保，有利于環(huán)境和生物體，這就制成一種替代能源產(chǎn)品，可取代化石燃料，而且更環(huán)保。

“染料敏化太陽(yáng)能電池具有吸光染料，已經(jīng)存在20多年，但它的最高效率一直停留在接近11%的地方，已經(jīng)有一段時(shí)間，”佩雷拉說(shuō)。“因此，這個(gè)想法是，不僅要努力提高效率，也要努力使這項(xiàng)技術(shù)更環(huán)保。”

為了使這種太陽(yáng)能電池更環(huán)保，更高效，佩雷拉開(kāi)始采用一種細(xì)菌，就是土垢分枝桿菌(Mycobacterium smegmatis)。土垢分枝桿菌是一種類型的病原體，可能會(huì)導(dǎo)致疾病，如肺結(jié)核。佩雷拉正在使用一個(gè)菌種，完全無(wú)毒，而且見(jiàn)于土壤和玉米片中。它也產(chǎn)生蛋白質(zhì)MspA，可以進(jìn)行很多應(yīng)用，只需經(jīng)過(guò)化學(xué)純化。

純化后，佩雷拉使蛋白質(zhì)結(jié)合一種合成染料，這種燃料毒性低于傳統(tǒng)的染料。這種蛋白質(zhì)與染料的混合物涂到單個(gè)太陽(yáng)能電池上，組裝時(shí)，形成大型太陽(yáng)能電池板，然后，在測(cè)試時(shí)，采用人工太陽(yáng)光測(cè)量能量輸出。“我們的想法是，蛋白質(zhì)用作電子轉(zhuǎn)移矩陣，用于這種吸光染料，”佩雷拉說(shuō)。“我們希望，這種蛋白質(zhì)能捕獲染料產(chǎn)生的電子，然后朝著一個(gè)方向傳輸電子，從而產(chǎn)生電流。”

雖然這種新的染料敏化太陽(yáng)能電池目前沒(méi)有改進(jìn)這種技術(shù)的光電轉(zhuǎn)換性能，但是，這種技術(shù)是這類型中的第一種，有助于使低成本太陽(yáng)能電池成為更可行的選擇，用于替代能源領(lǐng)域。

“這種類型的研究具有可生物降解的環(huán)保組件，用于太陽(yáng)能電池內(nèi)，這在以前沒(méi)有做過(guò)，這項(xiàng)研究現(xiàn)在仍然處于早期階段，”佩雷拉說(shuō)。“但是，我們已經(jīng)注意到，它很有效，這意味著，在這種光電生成條件下，蛋白質(zhì)不會(huì)分解。正因?yàn)槿绱?，我們相信，我們?shí)際上已經(jīng)制成首款包含蛋白質(zhì)的太陽(yáng)能電池。”

今年二月，佩雷拉和堪薩斯大學(xué)的另一個(gè)畢業(yè)生獲獎(jiǎng)，就在托皮卡(Topeka)的第九屆年度研究生研究峰會(huì)(Capitol Graduate Research Summi)上。她獲得堪薩斯生物公司(Kansas Bio)500美元的獎(jiǎng)學(xué)金，她會(huì)介紹她的研究，就是《設(shè)計(jì)更“綠色的”太陽(yáng)能電池使用分枝桿菌蛋白質(zhì)MspA》(Design of a ‘Greener’ Solar Cellusing Mycobacterial Protein MspA)，就在這個(gè)組織五月舉行的董事會(huì)會(huì)議上介紹。

佩雷拉說(shuō)，這次峰會(huì)有利于她的研究，因?yàn)榻o她帶來(lái)了機(jī)會(huì)，可以把她的研究介紹給科學(xué)界與州議員。因此，立法者可以理解這項(xiàng)研究，知道它會(huì)如何影響堪薩斯州。“我們知道，化石燃料在不久的將來(lái)就會(huì)枯竭，”佩雷拉說(shuō)。“堪薩斯很有名氣，是美國(guó)替代能源研究的中心地帶，因?yàn)橛胸S富的陽(yáng)光和風(fēng)力。”


原標(biāo)題：首款蛋白質(zhì)太陽(yáng)能電池問(wèn)世