מאת: זיו כהני
השמש היא אמנם המקור הזמין והמוכר ביותר לאנרגיה, אבל למען האמת, אנחנו עדיין בתחילת הדרך לניצול הפוטנציאל הגלום בה בכל הנוגע לקליטת האנרגיה, להעברתה ולאגירתה. מציאת "פתרונות נקיים" להשגת מאגרי אנרגיה חיוניים לעתיד כדור-הארץ.
לצורך ניצול יעיל יותר של אנרגית השמש מנהל פרופ' סקולס, מומחה כימיה מאוניברסיטת טורונטו, מחקר מקיף שנבע מהתובנה ש"דלק סולרי" נוצר בעיקר מאנרגיה, הטמונה באור שנספג בקבוצת מולקולות.
פרופ' סקולס ראה את ההקבלה בין תחום האנרגיה לבין מערכות ביולוגיות בכך, שהאנרגיה אגורה למעשה בתוך אלקטרונים, אשר נמצאים בתנודה ומועברים בהמשך לריאקטור מתאים. בתופעת הפוטוסינתזה, למשל, מבנה כימי של כלורופילים הוא שקולט את האור והוא שמעביר אותו לחלבון, שמסייע בתהליך הנשימה וביצור הסוכר. מתוך כך, החליט פרופ' סקולס למצוא חלבון מתאים לאנרגיה סולרית.
בתמונה שלמטה אפשר לראות בצורה מופשטת את הקשר המולקולארי במבנה כימי, מבנה שמייצר את העברת האנרגיה מהשמש כפי שמקיימת תופעת הפוטוסינתזה. מבנה זה קיבל את השם LHCII – Light Harvesting Complex
התמונה באדיבות פרופ' סקולס
מלימוד מעמיק של מבנה ה-LHCII החלו פרופ' סקולס ועמיתיו ליצור מסגרת הגדרות ודרישות, שנועדו לאפיין תכנון מערכת שתוביל את שטף האנרגיה למרחק רב, תוך ייצור "רשת אנרגיה" מיקרוסקופית שתווסת את המרת האנרגיה הסולרית.
האנרגיה מהשמש נקלטת במשך מיליונית השנייה בפיגמנטים, ועובדה זו מותירה זמן קצר מאוד להעברת האנרגיה למולקולה שתכיל את מנגנון ההמרה לאנרגיה או לחשמל.
ההשראה מהפוטוסינתזה נובעת מכך שמיליוני פוטונים של אור פוגעים בעלה (של צמח) בכל שנייה. כל פוטון אדום נקלט בכלורופיל, ומנוצל לטובת גדילה והתפתחות של הצמח. החזון לתכנון ולהדגמה של "מעגל חשמלי מולקולארי" קיבל השראה מהתהליך הטבעי, והוא דק פי 10 מכל כבל חשמלי מוכר. מעגל כזה יכול לווסת, לכוון ולשלוט באנרגיית שמש הנקלטת בפיגמנטים מלאכותיים, שתוכננו למנוע איבוד של מאגרי האנרגיה שנקלטים בהם. כך, למעשה, נוצר מנגנון ממוזער ואופטימאלי לביצוע פעילות הקשורה בשימוש באנרגיה הסולרית.
