受大自然的啟發，紐約城市學院（CCNY）的研究人員展示了一種穩定生物啟發的太陽能採集材料的合成策略。他們的研究結果發表在《自然-化學》雜誌上，可能是未來太陽能轉換技術中分子組合功能化的一個重大突破。
儘管有極端炎熱或寒冷的溫度條件，但幾乎在世界的每一個角落，我們會發現光合作用的生物體在努力捕捉太陽能。揭開自然界如何高效而有力地採集光線的秘密，可以改變可持續太陽能技術的面貌，尤其是在全球氣溫上升之後。
在光合作用中，第一步（即光收集）涉及到光和光收集部位之間的相互作用，後者由被稱為超分子組件的脆弱材料組成。從綠葉植物到微小的細菌，大自然設計了一個雙組分系統：超分子組件被嵌入蛋白質或脂質支架內。目前還不清楚這種支架起什麼作用，但最近的研究表明，大自然可能已經進化出這些複雜的蛋白質環境，以穩定其脆弱的超分子裝配。
“儘管我們無法複製光合生物體中發現的蛋白質支架的複雜性，但我們能夠調整保護性支架的基本概念，以穩定我們的人工光收集裝置，”Kara Ng博士說。她的合著者包括CCNY的教授Dorthe M. Eisele和Ilona Kretzschmar，以及皇後學院的教授Seogjoo Jang。到目前為止，將大自然的設計原則轉化為大規模的光伏應用還沒有成功。失敗的原因可能在於當前太陽能電池架構的設計範式。 然而，她和她的研究團隊並不是要改進已經存在的太陽能電池設計，但想從大自然的傑作中學習，以激發全新的太陽能採集架構。
在大自然的啟發下，研究人員展示了小型交聯分子如何克服超分子組合體功能化的障礙。他們發現硅烷分子可以自我組裝，在人工超分子光收集裝置周圍形成一個互鎖的、穩定的支架。
這些本質上不穩定的材料，現在可以在設備中存活，甚至通過多次加熱和冷卻循環，最新的研究提供了概念證明，類似籠子的支架設計可以穩定超分子組件，以應對環境壓力，如極端的溫度波動，而不破壞其有利的光收集特性。