بایگانی ها

تلاش گسترده پرورش سلول های خورشیدی در گیاهانی مثل توتون

ارسال شده توسط زینب کیخسروی ۱۳۹۲/۰۱/۰۶ - ۵۲۵ مشاهده - ارسال شده در کشاورزی

 

به گفته محققان، هدف آنها تلاش براي تقليد از همين سامانه‌هاي گياهي است كه با اين دقت و ظرافت عالي در ساختار گياه تنظيم و ميزان شده‌اند؛ اما آنچه در مسير اين شبيه‌سازي مورد استفاده محققان قرار گرفته يكي از ويروس‌هاي معمول و شناخته شده توتون موسوم به ويروس موزائيك توتون است.
البته سلول‌هاي خورشيدي مصنوعي را نمي‌توان به خودي خود روي گياهان توتون پرورش داد. براي اين منظور آنها را براي رشد يافتن روي گياه بايد برنامه‌ريزي كرد. در واقع عملي كردن اين مكانيسم در حالي است كه برنامه‌نويسي مجدد هر سلول از يك گياه توتون بالغ و رسيده، خود مستلزم به‌عهده گرفتن مسووليت سنگين و فشرده‌اي براي دانشمندان انساني محسوب مي‌شود. با اين اوصاف براي ويروس موزائيك توتون، برنامه نويسي مجدد سلول‌هاي بالغ توتون جهت توليد ساختارهاي ظريفي كه اين گياه به‌طور طبيعي قادر به انجام آن نيست، همان چيزي است كه اين ويروس را بهترين گزينه براي چنين منظوري هدف‌گذاري كرده است.
از اين رو، دانشمندان مبادرت به تنظيم برنامه شماري از ژن‌هاي اين ويروس كردند و با افشاندن ماحصل كار روي محصولي از گياهان توتون به انتظار نتيجه عملكرد خود نشستند.
تربيت گياهان براي توليد برق خورشيدي :
در بيان شرح عملكرد محققان بايد گفت يك سلول آلوده شده معمولا نسخه‌هاي جديدي از ويروسي كه آن را آلوده كرده، ايجاد مي‌كند و در اين ميان، ويروس مزبور گياه را مجبور به توليد عامل‌هاي مولكولي رنگي مي‌كند كه در واقع ساختارهايي براي تبديل نور به الكترون‌هايي با توان بالا به شمار مي‌روند.
در اين ميان، عامل‌هاي مولكولي رنگي منفرد مثل يك پلكان حلقوي با مارپيچ به هم فشرده به نوبت به همديگر اضافه مي‌شوند تا زماني كه ميله‌اي متشكل از چندصد نانومتر درازا ايجاد شود.
به اين ترتيب، هر گروه مولكولي رنگي 2 تا 3 نانومتر از نزديك‌ترين نمونه مجاور خود فاصله دارد كه فاصله‌اي مهم محسوب مي‌شود، به نحوي كه حتي يك اتم نزديك‌تر به يكديگر باعث مي‌شود يك جريان الكتريكي دچار سكته و ايست شود. در مقابل هر چه فاصله بيشتر شود، برداشت الكترون‌ها با دشواري مواجه خواهد شد.
دشواري و اهميت چنين وضعيت خاصي براي برقراري جريان و استحصال انرژي در حالي است كه آنجلا بلچر، محقق انستيتو فناوري ماساچوست (ام.آي.تي) كه سابقه استفاده از ويروس‌ها براي ساخت باتري و ساير ساختارها را در كارنامه خود دارد معتقد است اين مكانيسم و تنظيمات آن براي منظوري همانند از نو خلق كردن فرآيند فتوسنتز واقعا امري بسيار مشكل قلمداد مي‌شود؛ چون كه دقت و درستي هر ساختار بسيار حائز اهميت است و در حقيقت برچيدن يك مولكول و قرار دادن آن در جايي كه شما در نظر داريد كاري به مراتب سخت خواهد بود.
به اعتقاد وي، اهميت و ارزش كار محققان طرح پرورش سلول‌هاي خورشيدي در توتون آنجاست كه از يك نظام كارآمد از قبل موجود در دل طبيعت كه خود نتيجه ميليون‌ها سال ساخت و پرداخت تكامل تدريجي است قصد بهره‌برداري براي توليد ساختارهايي را دارد كه قرار است مورد استفاده انسان‌ها واقع شود.
اما آنچه نبايد از نظر دور داشت اين است كه با به دام انداختن ريز ساختارهاي بسيار ظريف درون گياه نمي‌توان به توليد برق يا تركيبات شيميايي رسيد؛ بنابر اين دانشمندان براي نيل به عامل‌هاي رنگي مولكولي ناگزير از برداشت گياهان توتون، ريزكردن آنها و سپس استخراج و عصاره‌گيري اين ساختارها هستند. به اين ترتيب، ساختارهاي حل شده در يك محلول مايع، بر روي بستري شيشه‌اي يا پلاستيكي افشانده مي‌شود كه خود با مولكول‌هايي كه باعث محكم نگهداشتن و حفظ ميله‌هاي مولكولي به پلاستيك مي‌شوند اندود شده است.
بهره برداري از توتون براي پرورش سلول‌هاي خورشيدي :
گياهان توتون تنها ارگانيسم‌هايي به شمار نمي‌روند كه هدف آزمون گروه تحقيقاتي قرار گرفته است. محققان مزبور با جهش دادن كامل يك ويروس توانسته‌اند با موفقيت ژن‌هاي توليدكننده عامل‌هاي مولكولي رنگي را به باكتري معروف ايي.كولي اضافه و به همين ترتيب سلول‌هاي خورشيدي را از آنها برداشت كنند.
به اعتقاد محققان، استفاده از ارگانيسم‌هاي زنده براي ايجاد سلول‌هاي خورشيدي مصنوعي در مقايسه با صفحات خورشيدي كه به‌طور معمول و سنتي توليد مي‌شوند از مزاياي متعددي برخوردار است. از جمله اين موارد مي‌توان به مزيت زيست محيطي آن اشاره كرد كه برخلاف سلول‌هاي خورشيدي رايج براي ساخت سلول‌هاي خورشيدي كه تحت روندي زيستي توليد مي‌شوند، نيازي به مواد شيميايي كه از نظر زيست محيطي سمي هستند، وجود ندارد. از طرفي، اجراي طرح پرورش سلول‌هاي خورشيدي در گياهان توتون مي‌تواند براي زارعين كار برداشت محصول سالانه‌اي از سلول‌هاي خورشيدي را در پي داشته باشد.
البته هر چند سلول‌هاي خورشيدي زيست محور به طور ميانگين و از لحاظ زماني به دوام سلول‌هاي خورشيدي سيليكوني نمي‌رسند، اما در عين حال مي‌توانند به عنوان يك منبع توان برقي ارزان، قابل حمل و نقل، موقتي و تجزيه‌پذير از نظر زيستي عمل كنند. علاوه بر اين، به عنوان يك راه‌حل مي‌توان آنها را روي بسترهايي پلاستيكي يا شيشه‌اي به منظور استحصال انرژي افشاند.
به باور دانشمندان، گياهان به خودي خود واجد نظام‌هاي كارآمد از پيش تشكيل شده براي تبديل نور خورشيد به قند و ديگر اشكال انرژي شيميايي محسوب مي‌شوند. اما موضوع جالب توجه در اين ميان، اقدام دانشمندان دانشگاه بركلي كاليفرنياست كه در نهايت توانسته‌اند مثل گياهان از الكترون‌ها براي توليد انرژي الكتريكي استفاده كنند، اما به جاي توليد قند، آنها هيدروكربن‌هايي ارائه مي‌كنند كه مي‌توانند به عنوان منبع قدرت، موجب راه‌اندازي خودروها و هواپيماها شوند.
در واقع، يك سلول فتوشيميايي همان چيزي است كه براي اين فناوري نوين استفاده مي‌شود و يك سلول فتوولتائيك كه نور خورشيد را به برق تبديل مي‌كند، امكان ديگري است كه در اينجا مطرح مي‌شود.
اين اوصاف، دانشمندان بر اين باورند كه با ارائه فناوري‌هاي نوين زيست محوري از اين دست، جاي اميدواري وجود دارد كه سلول‌هاي خورشيدي طبيعي بتوانند در آينده نزديك در هر وسيله مصرفي كه تا به حال از سلول‌هاي خورشيدي مصنوعي استفاده مي‌كرده، جايگزين شوند و زمينه ورود سلول‌هايي كه واقعا قادر به تبديل نور به انرژي الكتريكي يا شيميايي باشند بزودي فراهم شود و به اين ترتيب بار گران ديگري از دوش دنيا و مشكل سوخت‌هاي فسيلي آن برداشته شود.


برچسب اخبار: #سلول خورشیدی،گیاه توتون
۱ نظر
  • منبع: انجمن کشاورزی :فیسبوک