Fotosynthetische Proteine Treten als Aktuelle Generatoren in Elektrischen Schaltungen Nanoscale auf

Published on October 3, 2012 at 9:21 AM

Ein Team von Wissenschaftlern, geführt von Joachim Reichert, Johannes Barth und Alexander Holleitner (Technische Universitaet Muenchen, Cluster der KARTE der Hervorragenden Leistung und NIM) und Itai Carmeli (Tel Aviv-Universität) entwickelte eine Methode, um photocurrents einer einzelnen functionalized fotosynthetischen Proteinanlage zu messen.

Fotosystem-ICh (Grün) wird optisch durch eine Elektrode (Oberseite) erregt. Ein Elektron dann wird Schritt für Schritt in nur 16 Nanosekunden übertragen. Kredit: Christoph Hohmann (Nanosystems-Initiative München)

Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass solch eine Anlage integriert und selektiv gewendet in der künstlichen photo-voltaischen Einheitsarchitektur beim Beibehalten ihrer biomolekularen Funktionseigenschaften sein kann. Die Proteine stellen die lichtgetriebenen, in hohem Grade effizienten Einzelmolekül Elektronpumpen dar, die als aktuelle Generatoren in nanoscale elektrischen Schaltungen auftreten können. Das interdisziplinäre Team veröffentlichte die Ergebnisse 'in der Natur Nanotechnology diese Woche.

Der Wissenschaftler forschte die Fotosystem-ICh Reaktionsmitte nach, die ein Chlorophyllproteinkomplex ist, der in den Membranen von Chloroplasten vom Cyanobacteria gelegen ist. Pflanzen, Algen und Bakterien verwenden Fotosynthese, um Solarenergie in chemische Energie zu konvertieren. Die Anfangsstufen dieses Prozesses - wo Leuchte absorbiert wird und Energie und Elektronen übertragen werden - werden durch die fotosynthetischen Proteine vermittelt, die aus Chlorophyll- und Carotinoidkomplexen bestehen. Bis jetzt waren keine der erhältlichen Methoden genug für Maßnahme photocurrents empfindlich, die durch ein einzelnes Protein erzeugt wurden. Hervorragende optoelektronische Eigenschaften Fotosystem-ICh Ausstellungen fanden nur in den fotosynthetischen Anlagen. Die weitere nanoscale Abmessung macht das Fotosystem-ICh ein viel versprechendes Gerät für Anwendungen in der molekularen Optoelektronik.

Die erste Herausforderung, welche die Physiker beherrschen mussten, war die Entwicklung einer Methode, zum von einzelnen Molekülen in den starken Sichtfeldern elektrisch in Kontakt zu bringen. Das zentrale Element des verwirklichten nanodevice sind die fotosynthetischen selbst-zusammengebauten Proteine und springen kovalent zu einer Goldelektrode über Cysteinveränderungsgruppen. Das photocurrent wurde mittels einer gold-bedeckten Glasspitze gemessen, die in einer optischen Mikroskopieinstallation des Scannennahfelds eingesetzt wurde. Die fotosynthetischen Proteine werden optisch durch ein Photonmagnetfeld erregt, das durch die vierflächige Spitze geführt wird, die gleichzeitig den elektrischen Kontakt liefert. Mit dieser Technik waren die Physiker in der Lage, das photocurrent zu überwachen erzeugt in den einzelnen Proteingeräten.

Quelle: http://www.tum.de/

Last Update: 3. October 2012 14:45

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