En la Universidad Técnica de Munich y la
Universidad de Tel Aviv un grupo de científicos desarrollaron un método para
medir las fotocorrientes de
un único sistema funcionalizado de proteínas fotosintéticas. En el sistema se
pudo demostrar que dicho sistema es capaz de integrarse y dirigirse de forma
selectiva en arquitecturas de dispositivos fotovoltaicos artificiales
conservando sus propiedades funcionales biomoleculares. Esto ocurre debido a
que las proteínas actúan como bombas de electrones de una sola molécula
inducidas por la luz y altamente eficientes, capaces de actuar como generadores
de corriente en los circuitos eléctricos a escala nanométrica.
Se
investigó que el centro de reacción del fotosistema-I es un complejo de
proteína de clorofila localizado en las membranas de los cloroplastos de las
cianobacterias. Las plantas, las algas y las bacterias utilizan la fotosíntesis
para convertir la energía solar en energía química. Las etapas iniciales de este
proceso en las que se absorbe la luz y se transfieren la energía y los
electrones están mediadas por proteínas fotosintéticas compuestas de complejos
de carotenoides y clorofila. Hasta ahora, ninguno de los métodos disponibles
eran lo suficientemente sensibles como para medir las fotocorrientes generadas
por una sola proteína El fotosistema-I exhibe excelentes propiedades
optoelectrónicas que sólo se encuentran en los sistemas fotosintéticos. La
dimensión de la nanoescala, además, hace del fotosistema-I una unidad
prometedora para las aplicaciones en la optoelectrónica molecular.
El primer reto que los físicos tuvieron que amo fue el desarrollo
de un método para ponerse en contacto eléctricamente moléculas individuales en
fuertes campos ópticos. El elemento central del nanodispositivo son las
proteínas fotosintéticas auto-ensamblado y unido covalentemente a un electrodo
de oro a través de grupos de mutaciones de cisteína. La fotocorriente se
midió por medio de una punta de vidrio recubierto de oro empleado en una
exploración de campo cercano. Las proteínas fotosintéticas son ópticamente
excitadas por un flujo de fotones guiado a través de la punta tetraédrica que
al mismo tiempo proporciona el contacto eléctrico. Con esta técnica, los físicos
fueron capaces de controlar la fotocorriente generada en las unidades
individuales de la proteína.
El equipo interdisciplinario publicó los
resultados en la revista Nature Nanotechnology, bajo el
título "Photocurrent
of a single photosynthetic protein"
La investigación fue apoyada por la Fundación Alemana de
Investigación (DFG) a través del SPP 1243 (subvenciones HO 3324/2 y RE 2592/2),
la excelencia Clusters Munich Centro para la Fotónica avanzada y Nanosistemas
Iniciativa de Munich, así como ERC Advanced GrantMolArt (no . 47299).
Fuentes:
- http://www.nanowerk.com/news2/newsid=26855.php#ixzz2PQ37FyqS
- Munich-Centre for Advanced Fotónica
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