Nanotechnologen van het onderzoeksinstituut MESA+ van de
Universiteit Twente hebben ontdekt hoe je het fotosynthesesysteem
van bacteriën kunt gebruiken om licht over relatief lange afstanden
te transporteren. Ze ontwikkelden een soort 'moleculaire
glasvezels', duizend keer dunner dan een menselijke haar. De
resultaten staan in het aprilnummer van het toonaangevende
tijdschrift Nano Letters.
Alle planten en ook sommige bacteriën gebruiken fotosynthese om
zonne-energie op te slaan. Onderzoekers van MESA+ Instituut voor
Nanotechnologie van de UT, hebben nu ontdekt hoe je delen van het
fotosynthesesysteem van bacteriën kunt gebruiken om licht te
transporteren. De onderzoekers gebruikten in hun experimenten
geïsoleerde eiwitten van het zogenaamde Light Harvesting
Complex (LHC). In planten- en bacteriecellen transporteren
deze eiwitten het zonlicht naar een plaats in de cel waar de
zonne-energie wordt opgeslagen. De onderzoekers bouwden met de
LHC-eiwitten een soort 'moleculaire glasvezels' duizend keer dunner
dan een menselijk haar.
Draadje
In het experiment fixeerden de onderzoekers de eiwitten op een
vaste ondergrond. Ze legden ze in een lijntje achter elkaar en
vormden op deze manier een draadje. Vervolgens zonden ze laserlicht
naar één punt op die draad. Daarna keken ze waar het licht heen
ging. Wat bleek? De lijn met LHC-eiwitten bleek niet alleen het
licht te transporteren; het lichttransport ging over veel langere
afstanden dan de onderzoekers in eerste instantie hadden verwacht.
In de bacterie waaruit de LHC-eiwitten geïsoleerd zijn, worden
doorgaans afstanden van circa 50 nanometer overbrugd. In de
experimenten van de onderzoekers legde het licht minstens dertig
keer langere afstanden af.
Leren van de natuur
Volgens Cees Otto, één van de betrokken onderzoekers, kunnen we
door experimenten als deze veel leren van de natuur. "De
LHC-eiwitten zijn de bouwstenen die de natuur ons levert. Wat wij
gedaan hebben is deze bouwstenen op onze eigen manier ordenen.
Hiermee kunnen we natuurlijke processen, zoals het lichttransport
in de fotosynthese, beter doorgronden. Als we begrijpen hoe de
natuur werkt, kunnen we deze vervolgens imiteren. Op termijn kunnen
we dit principe bijvoorbeeld gebruiken in zonnecellen."
Meer informatie
Het artikel 'Long-Range Energy Propagation in Nanometer Arrays
of Light Harvesting Antenna Complexes' van Maryana Escalante,
Aufried Lenferink, Yiping Zhao, Niels Tas, Jurriaan Huskens, Neil
Hunter, Vinod Subramaniam en Cees Otto staat in het aprilnummer van
het vakblad Nano Letters. Het onderzoek is uitgevoerd
binnen de vakgroepen Nanobiophysics, Medical Cell
Biophysics, Molecular Nanofabrication en
Transducers Science and Technology van het
onderzoeksinstituut MESA+ van de Universiteit Twente. In het
onderzoek werd samengewerkt met de University of
Sheffield. Het onderzoek is volledig gefinancierd door
NanoNed. Een digitale versie van het artikel is op verzoek
beschikbaar.
