موفقیت دانشمندان در ساخت سلول خورشیدی زنده ای که فتوسنتز می‌کند؛ گیاهان منبع برق آینده

دانشمندان سراسر جهان به دنبال راهی جهت تولید انرژی نامحدود از طریق روش‌های دوستدار محیط زیست و همچنین کم‌هزینه هستند. در تازه‌ترین مورد، محققان توانسته‌اند برگ یک گیاه را به سلول خورشیدی تبدیل کرده و به آن اجازه دهند که با فتوسنتز، الکتریسیته تولید کند.

گیاهان اغلب به‌عنوان منبع غذا و اکسیژن در طبیعت معرفی می‌شوند، با این حال دانشمندان به‌تازگی کشف کرده‌اند که با مهار روند حمل‌ونقل الکترون‌ها در سلول‌های گیاهی، می‌توان از آن‌ها به‌عنوان یک منبع برق استفاده کرد. به گفته آن‌ها این کار باعث می‌شود که الکتریسیته به‌عنوان بخشی از یک سلول خورشیدی سبز و بیولوژیکی تولید شود.

در مطالعاتی که اخیراً انجام شده است، محققان برای اولین‌بار توانسته‌اند از یک گیاه زنده برای ایجاد سلول خورشیدی زیستی استفاده کنند، یک سلول خورشیدی تولیدکننده الکتریسیته که با فتوسنتز کار می‌کند.

به طور طبیعی الکترون‌ها به‌عنوان بخشی از فرایندهای بیولوژیکی در تمام سلول‌های زنده، از باکتری‌ها و قارچ‌ها گرفته تا گیاهان و حیوانات بزرگ یافت می‌شوند. با اضافه کردن الکترود به این فرایند‌ها می‌توان از سلول‌های زنده برای تولید الکتریسیته استفاده کرد.

پیش از این نیز محققان توانسته بودند با استفاده از باکتری‌های زنده سلول‌های سوختی ایجاد کنند، با این حال این باکتری‌ها نیاز به تغذیه مداوم داشتند. حالا یک موفقیت جدید در این زمینه به ثبت رسیده که در آن تنها به فتوسنتز گیاه (فرایندی که در آن گیاهان انرژی نور خورشید را به انرژی شیمیایی تبدیل می‌کنند) نیاز است.

گیاهان منبع برق پاک و نامحدود در آینده؟

در طی فرایند فتوسنتز، نور خورشید یک جریان از الکترون‌ها را از آب جدا می‌کند. در پایان اکسیژن و قند در گیاهان تولید می‌شود. به عبارت ساده‌تر، سلول‌های فتوسنتزی زنده دائماً جریانی از الکترون‌ها را تولید می‌کنند که می‌توان آن‌ها را به یک جریان نوری (photocurrent) تبدیل کرد و از آن برای تأمین انرژی یک مدار خارجی استفاده کرد. درست مانند یک سلول خورشیدی.

برخی گیاهان دارای پوشش شاخی ضخیمی هستند که می‌تواند آب و مواد مغذی را در برگ‌ها گیاه نگه دارد. در آزمایش‌های صورت گرفته، محققان به دنبال فهمیدن این موضوع بودند که آیا می‌توان از آب و مواد مغذی داخل برگ‌ها به‌عنوان محلول الکترولیت یک سلول الکتروشیمیایی استفاده کرد و در نهایت به سلول خورشیدی زنده دست یافت یا خیر.

محققان پس از اتصال یک آند آهنی و یک کاتد از جنس پلاتین به برگ‌های گیاهی متوجه شدند که ولتاژ چیزی حدود 0.28 ولت است. هنگامی که گیاه به یک مدار کوچک متصل شود، می‌تواند تا ۲۰ میکرو آمپر بر سانتی‌متر مربع چگالی جریان نوری ایجاد کند، درحالی‌که پس از قرار گرفتن در معرض آفتاب امکان تداوم تولید این جریان به مدت یک روز و به صورت مداوم وجود خواهد داشت.

در نظر داشته باشید که این رقم تنها برای یک برگ به ثبت رسیده و اگرچه نسبت به باتری‌های قلیایی سنتی موجود بسیار کوچک است، اما یک موفقیت بزرگ برای دنیای علم محسوب می‌شود که در آینده امکان پیشرفت و گسترش آن وجود دارد.