高效光能转换新媒介:中空多壳层结构材料

光能的捕获和利用为环境、能源和医学等多个领域的发展提供了广阔的前景.为了实现高效的光能转换,对作为媒介的光功能材料的设计至关重要.作为一种新兴的多级微纳材料,中空多壳层结构(hollow multi-shelled structures, HoMSs)材料在光能转换领域中具有诸多优势,其高效的光捕获能力、增强的光生电荷分离能力和灵活可调的壳壁组成等结构特性都能够有效提高材料对光能的转换效率.本文从HoMSs光功能材料在光能转换过程中的优势出发,总结了其在光催化、太阳能电池和光致发光等光能转换领域中的应用研究进展,并对该领域的发展趋势进行了展望.     

Co/Sb多层膜非单色反射率的计算

Co/Sb多层膜在光子能量为528 eV和掠入射为10.3°时有近62%理论反射率. 推导出了入射光为非单色光时多层膜反射率的计算方法, 分析了不同入射光能量分辨率对多层膜测量反射率的影响. 结果表明: Co/Sb多层膜测量反射率对入射光能量分辨率有强烈的依赖性, 如果入射光能量分辨率小, 将导致测量反射率远小于理论反射率. 只有在入射光能量分辨率达到1600以上, 测量反射率才等于多层膜实际反射率. 给出了Co/Sb多层膜反射率的拟合值, 这与实验结果是吻合的.     

在叶绿体中水光解途径的一些研究

色素,特别是叶绿素是叶绿体进行光能转化的主要组成。对它们在活体内的存在形式,与其他成分的关系及其功能的研究,是认识光能转化机理的重要方面。近来对叶绿体进行解     

磁场对光合色素分子荧光光谱的影响及其作用机理研究

光合作用,是将光能转变成化学能的一种生理生化过程。绿色植物光合作用的光反应,是由两个光系统串联完成的,通过“天线”叶绿素分子将吸收的光能传递给反应中心叶绿紊分子,并实现电荷分离,完成原初过程。     

嗜盐细菌的紫膜分离

嗜盐细菌(Halobacteria)的细胞原生质膜含有一种特殊的组成部分,称作紫膜(Purple membrane)。它是由一种单纯类视紫蛋白和脂质组成的。紫膜可以吸收光能并定向转移质子横过膜,使膜两侧产生质子梯度,同时将所吸收的光能以质子梯度形式部分储存起来,用于合     

小麦叶片状态转换和光合作用的光抑制的关系

状态转换能够使光能在两个光系统之间均衡分配,从而有利于光合机构的高效运转,这是     

应用相移技术的圆谐展开联合变换相关

把相移技术应用到圆谐展开联合变换相关中,计算机模拟结果表明运用了相移技术后这种相关器的光能效率和鉴别率得到了很大的提高,并且具有很好的旋转不变性,实现了高鉴别率和高光能效率的具有旋转不变性的光学模式识别。进一步研究了输入噪声对相关器性能的影响,相关的抗噪声能力有待提高。     

变形菌视紫质—海洋光能生物利用的新途径

海洋环境基因组研究的突破揭示出海洋细菌中存在可利用光能的视紫质――变形菌视紫质(PR). 基因及其蛋白序列分析和激光诱导光解实验等证明PR属于质子泵型视紫质, PR将光能转化成细胞膜内外质子梯度化学势能, 并用于合成ATP. PR的发现揭示了海洋中存在与依赖于叶绿素进行光合作用完全不同的光能生物利用的新途径. 已有研究表明PR细菌是地球上最丰富的生物之一. 表层海水中PR细菌约占总细菌数量的13%, 而每个细胞中PR的平均分子数约为2.5×10⁴个. 显然, PR在海洋能量代谢以及碳循环中的作用不可忽视. 基于对国外研究的认识和我们对中国海PR研究的结果, 提出了海洋生态系统中的包括光合色素途径和非光合色素途径的能流和碳循环模型.     

蓝菌Westiellopsis prolifica中藻胆体、藻胆蛋白的共振Raman光谱

在蓝菌和红藻中,藻胆体(phycobilisomes,简称PBS)作为一种超分子聚集体,具有吸收光能且将光能逐步传递到光合反应中心的功能。蓝菌Westiellopsis prolifica的PBS中含有藻红蓝蛋白(phycoerythrocyanin,简称PEC,其吸收峰在570nm附近),C-藻蓝蛋白(C-phycocyanin,简称C-pc,其吸收峰在615nm附近)和变藻蓝蛋白(allophycocyanin,简称     

我国东海发现原绿球藻的大量存在

海洋原绿球藻(Ｐｒｏｃｈｌｏｒｏｃｃｕｓｍａｒｉｎｕｓ)是80年代末被发现,1992年才被正式定名,存在于热带和亚热带海洋整个真光层中的原核光能自养生物,它和另一种重要的超微型浮游植物———聚球藻(Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ)形成了明显的生态位互补.原绿球藻细胞直径约07μｍ,是目前已知的地球上最小的光能自养生物,并且是野生光能自养型生物中唯一以二乙烯基叶绿素ａ代替正常叶绿素ａ作为主要光合色素的,此外它还具有叶绿素ｂ,二乙烯基叶绿素ｂ和α＿胡萝卜素.这一独特色素组成对研究叶绿素生物合成和叶绿体的进化也具有重要意义.原…     

激光武器走向未来战场

光作为能量存在的一种形式,不仅直接为人类提供生存所必须的温度环境,而且是地球上其他能量形式的重要来源.正因如此,人类从未放弃使用原始的光能进行战斗的努力. 早在公元前214年,古罗马舰队围困古希腊叙拉古城之时,阿基米德就利用透镜聚焦汇聚光线的原理,成功将古罗马舰队的帆船烧毁.这可能是人类在战争中运用光能作为武器的最早探...     

叶绿体基因组结构研究新进展

众所周知,叶绿体是重要的光能转换、光合作用细胞器,它能将光能转换成化学能、生物能,用于固定空气中的二氧化碳,合成各种有机物。以前我们对叶绿体的遗传控制、进化历史及其与核基因的关系都了解不多,关键的问题就是不了解叶绿体的基因组。最近,两组日本科学家分别测定了两种叶绿体基因组的完整DNA序列,这一工作无疑是叶绿体生物学的重大进展。所测出的DNA完整序列,对于全     

基于类囊体膜的光能利用和光动力学治疗

类囊体膜由光合色素、脂类和蛋白质组成,是绿色植物、真核藻类与蓝藻进行光合作用光反应的主要场所.光反应包括水的光解和光合电子传递两个核心过程,前者将光能转化为电子,后者将电子转化为活跃化学能.光反应中的电子传递和氧化还原特性使得类囊体膜可以被应用于生物光电化学和生物光电催化两种光能利用系统.基于类囊体膜的光能利用系统不仅具有材料可再生和低碳绿色等优势,而且具有比完整光合细胞更高的能量效率.同时,类囊体膜中含有光敏剂叶绿素,并具有光合放氧特性和过氧化氢酶活性,使其可以应用于肿瘤的光动力学治疗.本文系统地总结了近年来类囊体膜在这些领域中应用的最新进展,重点介绍了类囊体膜在这3个领域的应用形式和作用机制,讨论了类囊体膜在应用过程中面临的问题与挑战,并对未来研究方向进行了展望.     

一种简单、快速制备变藻蓝蛋白的新方法及坛紫菜中变藻蓝蛋白的某些性质的研究

藻胆蛋白是海藻的集光色素蛋白,它把捕获的光能高效地传递给叶绿素,从而使海藻的光合作用得以发生。藻胆蛋白分为藻红蛋白、藻蓝蛋白和变藻蓝蛋白三种。光激发能以如下的顺序传递:藻红蛋白→藻蓝蛋白→变藻蓝蛋白→叶绿素a→光合作用中心。此种捕集光能的方式与高等植物不同。由于变藻蓝蛋白直接把光激发能传递给叶绿素,因此,变藻蓝蛋白性质的研究对于探讨植物进化以及藻类光能传递均具有重要的意义。 但是,由于变藻蓝蛋白和藻蓝蛋白的性质较相似,且其含量在藻胆蛋白中最少,用一般的生化方法难于得到制备量的纯变藻蓝蛋白。Siegelman用羟基磷灰石吸附色谱和Brown     

小麦叶片状态转换和光合作用的光抑制的关系

<正>状态转换能够使光能在两个光系统之间均衡分配,从而有利于光合机构的高效运转,这是     

以红光为诱饵的深海水母

据估计，有大约90％的深海生物具有生物性发光能力。不过在大多数情况下，科学家们并不知道这些生物是怎样得益于自身的生物光能的。     

菠菜为电脑提供能源

6月28日,美国科学家完成了一项几乎“不可能完成的任务”——提取菠菜叶绿素中的蛋白质,利用它们转化光能的特性,制成了叶绿素太阳能电池——     

旋光色散和圆二色性及其在光合作用研究中的应用

叶绿体光合膜的结构与功能的研究是目前国际上光合作用研究中极为活跃的领域。因为光合作用的所谓“光阶段”的功能,如光能吸收、传递、电荷分离、水光解、电子传递以及光合磷酸化等,都是在一定分子排列的膜结构中进行的,因此,把膜的结构与功能紧密结合起来进行研究,才能最终阐明光合作用光能转化的规律。光合膜中的光合色素分子、光合色素与蛋白质的复合体以及整个类囊体膜都具有一定的不对称结构,这种不对称结构无疑与光合膜的     

光致形变液晶弹性体的研究进展

光能具有环保性、远程可控性、瞬时性等优异的特性,因此光响应性高分子材料受到越来越多的关注。光响应高分子材料是指吸收光能后,能够在分子内或分子间产生化学或物理变化的一类功能高分子材料。通过合理的设计,光响应高分子材料可以产生光致形变,完成诸如伸缩、弯曲、爬行、转动等一些复杂的运动;因此它可以制作成多种柔性智能执行器,在很多领域有着广泛的应用前景。笔者综述了近年来光致形变液晶弹性体材料及其在光驱动型柔性执行器方面的研究进展,并展望了该领域的发展前景。     

TCA法去除放氧外周蛋白对PSⅡ放氧侧的影响

具有放氧活性的光系统Ⅱ(PSⅡ)膜颗粒主要由反应中心蛋白D1和D2、细胞色素b559、叶绿素结合蛋白CP47和CP43、分子量分别为17,23和33 ku的外周蛋白以及光能转换所必需的辅助因子组成.吸收光能后,放氧机构通过S_0→S_4循环转换氧化还原状态,将水分解形成分子氧.3个外周蛋白在光合氧释放过程中起着重要的作用.最近我们报道了一种新的释放PSⅡ放氧外周蛋白的方法:用不同浓度的三氯乙酸盐(TCA-NaOH)缓冲液处理PS Ⅱ膜颗粒,可以将3个外周蛋白逐一释放,这种处理同其它处理方法不同,不依赖于光照和介质pH,而且PSⅡ膜颗粒依然保持光化学活性,该方法使我们能够有特点地探讨放氧机构,如了解一个外周蛋白的逐次丢失给PSⅡ反应中心的结构带来什么样的改变以及对光能转换机制造成何种影响?本文中,我们利用Fourier变换红外光谱