研究人员开发出新型光电探测器能模仿光合作用

美国密歇根大学研究人员在《光学》期刊发表论文称，他们使用被称为极化子的独特准粒子开发了一种新型高效光电探测器，其灵感来自植物用来将阳光转化为能量的光合复合物。该设备将光能的远程传输与电流的远程转换相结合，有可能大大提高太阳能电池的发电效率。

在许多植物中发现的光合复合物由一个大的光吸收区域组成，该区域将分子激发态能量传递到反应中心，在那里能量转化为电荷。极化子将分子激发态与光子结合在一起，赋予它类光和类物质的特性，从而实现远距离能量传输和转换。这种新型光电探测器是首次展示基于极化子的实用光电设备之一。

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为了创建基于极化子的光电探测器，研究人员必须设计允许极化子在有机半导体薄膜中长距离传播的结构。此外，他们必须将一个简单的有机检测器集成到传播区域中，以产生有效的极化子到电荷的转换。

研究人员使用特殊的傅里叶平面显微镜来观察极化子传播，以分析他们的新设备。结果表明，新的光电探测器在将光转换为电流方面比硅光电二极管更有效。它还可从大约0.01平方毫米的区域收集光，并在0.1毫米的“超长”距离内实现光到电流的转换――这个距离比光合复合物的能量传递距离大3个数量级。

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到目前为止，观察的大多数极化子为封闭腔中的静止准粒子，顶部和底部都有高反射镜。这项新研究揭示了极化子如何在单个镜子的开放结构中传播，新设备还允许首次测量入射光子转换为极化子的效率。

相关链接：https://phys.org/news/2022-09-photodetector-photosynthesis.html

tassy	2022-09-06 00:31
有可能大大提高太阳能电池的发电效率。 \|j7,Mu+

bairuizheng	2022-09-06 00:35
新的光电探测器在将光转换为电流方面比硅光电二极管更有效。它还可从大约0.01平方毫米的区域收集光，并在0.1毫米的“超长”距离内实现光到电流的转换――这个距离比光合复合物的能量传递距离大3个数量级。

星空38	2022-09-06 00:42
该设备将光能的远程传输与电流的远程转换相结合，有可能大大提高太阳能电池的发电效率。

tomryo	2022-09-06 07:08
:研究人员开发出新型光电探测器能模仿光合作用

likaihit	2022-09-06 07:29
很不错啊

redplum	2022-09-06 07:30
高深技术

copland	2022-09-06 07:56
研究人员开发出新型光电探测器能模仿光合作用

stevenwu2046	2022-09-06 08:01
old(i:2 #h` V>; 研究人员开发出新型光电探测器能模仿光合作用 X-K=!pET *Q?tl\E

wheo2022	2022-09-06 08:32
研究揭示了极化子如何在单个镜子的开放结构中传播，新设备还允许首次测量入射光子转换为极化子的效率。

honestccw	2022-09-06 08:33
将实现远距离能量传输和转换

u201713898	2022-09-06 08:33
有可能大大提高太阳能电池的发电效率。

mmttxiaoxiao	2022-09-06 08:45
能源是个大问题

牛开心	2022-09-06 08:49
到目前为止，观察的大多数极化子为封闭腔中的静止准粒子，顶部和底部都有高反射镜。这项新研究揭示了极化子如何在单个镜子的开放结构中传播，新设备还允许首次测量入射光子转换为极化子的效率。

nannan09051988	2022-09-06 08:51
研究人员开发出新型光电探测器能模仿光合作用

wmh1985	2022-09-06 09:01
在许多植物中发现的光合复合物由一个大的光吸收区域组成，该区域将分子激发态能量传递到反应中心，在那里能量转化为电荷。极化子将分子激发态与光子结合在一起，赋予它类光和类物质的特性，从而实现远距离能量传输和转换。这种新型光电探测器是首次展示基于极化子的实用光电设备之一。

churuiwei	2022-09-06 09:13
美国密歇根大学研究人员在《光学》期刊发表论文称

zhouxi	2022-09-06 09:51
美国密歇根大学研究人员在《光学》期刊发表论文称，他们使用被称为极化子的独特准粒子开发了一种新型高效光电探测器，其灵感来自植物用来将阳光转化为能量的光合复合物。该设备将光能的远程传输与电流的远程转换相结合，有可能大大提高太阳能电池的发电效率。

xjz0203	2022-09-06 09:58
该设备将光能的远程传输与电流的远程转换相结合，有可能大大提高太阳能电池的发电效率。

hark	2022-09-06 10:12
不知道优化结构以后会不会能进一步提升效率

cmmjava

2022-09-06 10:27

光合作用，熟悉的过程。植物是神奇的。第一阶段--光反应：. 条件：光照、光合色素、光反应酶。. 场所：叶绿体类囊体薄膜。. 过程：. ①水的光解：2H2O→4 [H]+O2（在光和色素的催化下）。. ②ATP的合成：ADP+Pi+能量→ATP（在酶的催化下）。. 影响因素：光照强度、CO2浓度、水分、温度、酸碱度、矿质元素等。. 第二阶段--碳反应..... (转）
电子传递链
所有能进行放氧光合作用生物都具有PSⅠ和PSⅡ两个光系统。光系统Ⅰ（PSⅠ）能被波长700 nm的光激发，又称P700；光系统Ⅱ（PSⅡ）吸收高峰为波长680 nm处，又称P680。PSⅠ和PSⅡ通过电子传递链连接，并高度有序地排列在类囊体膜上，承担着电子传递和质子传递任务。 [6]
PSⅡ主要由PSⅡ反应中心（PSⅡ，reaction center）、捕光复合体Ⅱ（light harvesting complexⅡ，LHCⅡ）和放氧复合体（oxygen-evolving complex，OEC）等亚单位组成。其功能是利用光能氧化水和还原质体醌，这两个反应分别在类囊体膜的两侧进行，即在腔一侧氧化水释放质子于腔内，在基质一侧还原质体醌，于是在类囊体两侧建立质子梯度。 [6]
细胞色素b6f复合体（cytochrome b6f complex，Cyt b6f）是一个带有几个辅基的大而多亚基的蛋白，Cyt b6f复合体包含有2个Cyt b，1个Cyt c（以前称为Cyt f），1个Rieske Fe-S蛋白（RFe-S），2个醌氧化还原部位。Cyt b6f的主要生理功能是：把PQH2（还原态质子醌）中的电子传给质体蓝素（plastocyanin，PC），同时将氢质子释放到类囊体的腔。由于PQH2的氢质子来源于叶绿体基质，所以这一过程实际是将进行跨膜转运，建成跨膜质子梯度，成为合成ATP的原动力。Cytb6f复合体的电子传递路线是：PQH2将电子转到Cytb6f后，通过醌循环，把电子再传给质体蓝素，再传给PSⅠ的P700。 [6]
PSⅠ复合体颗粒较小，直径为11 nm，仅存在于基质片层和基粒片层的非堆叠区。PSⅠ核心复合体由反应中心色素P700电子受体和PSⅠ捕光复合体（LHCⅠ）组成。PSⅠ的功能是将电子从质体蓝素传递给铁氧还蛋白。PSⅠ参与的电子传递路线是：核心复合体周围的LHCⅠ吸收光能，通过诱导共振传递到P700，然后按顺序将电子传给原初电子受体A0（Chla）次级电子受体A1（可能是叶醌，即vit K1），再通过铁硫中心（Fe-S），最后交给铁氧还蛋白（ferredoxin，Fd）。 [6]
1）非循环电子传递链
非循环电子传递链从光系统Ⅱ出发，会裂解水，释出氧气，生产ATP与NADPH。非循环电子传递链过程大致如下：
光系统Ⅱ→初级接受者→质体醌→细胞色素复合体→质体蓝素→光系统Ⅰ→初级接受者→铁氧化还原蛋白→还原酶 [6]
2）循环电子传递链
循环电子传递链不会产生氧气，因为电子来源并非裂解水。电子从光系统Ⅰ出发，最后会生产出ATP。循环电子传递链的过程如下：
光系统Ⅰ→初级接受者→铁氧化还原蛋白→细胞色素复合体→质粒蓝素→光系统Ⅰ [6] （转） ---好复杂！

cmmjava	2022-09-06 10:28
加油！加油！

木子示羊	2022-09-06 11:47
究人员开发出新型光电探测器能模仿光合作用

谭健	2022-09-06 11:49
高深技术

加油艾特我	2022-09-06 12:13
来源于光合作用的灵感将用于创造新型高效的光电探测器

personking	2022-09-06 14:12
研究人员开发出新型光电探测器能模仿光合作用

alannnnn	2022-09-06 15:43
很不错啊

te67f42	2022-09-06 16:54
这种新型光电探测器是首次展示基于极化子的实用光电设备之一。

迷途恶魔	2022-09-06 19:49
有点东西，确实可以 I/a/)No

迷途恶魔	2022-09-06 19:52
提高发电效率

jeremiahchou	2022-09-06 20:23
到目前为止，观察的大多数极化子为封闭腔中的静止准粒子，顶部和底部都有高反射镜。这项新研究揭示了极化子如何在单个镜子的开放结构中传播，新设备还允许首次测量入射光子转换为极化子的效率。

jabil	2022-09-06 21:10
Nice information about the project

徐徐如生	2022-09-06 21:23
光合作用

fei666	2022-09-06 21:37
这个距离比光合复合物的能量传递距离大3个数量级!

wangjin001x	2022-09-06 23:25
研究人员开发出新型光电探测器能模仿光合作用

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