据美国物理学家组织网1月5日报道，美国研究人员正在研制一种新型太阳能电池，通过使用碳纳米管和DNA等材料，该电池能像植物体内的天然光合作用系统一样进行自我修复，从而延长电池寿命并降低制造成本。
光电化学电池可将太阳光转化为电力，使用导电的电解液运送电子并产生电流。传统光电化学电池的一个主要缺点是内部吸收光线的染料难以更新，而新技术通过不断用新染料替换被光子破坏的染料，解决了这一问题。
新设计利用了单壁碳纳米管独特的电学特性。碳纳米管可包含一层到上百层石墨片，只有一层石墨片的称为单壁碳纳米管，其管径约1.5纳米，是一种非常理想的纳米通道。一根开口的单壁碳纳米管可用作“电动马达”和“发电机”。在实验中，科学家将单壁碳纳米管用作“捕光电池中的分子电线”。研究人员解释，在新电池中，碳纳米管的主要功能是固定DNA片段。科学家对DNA进行编程，使其具有特定的核苷酸序列，能够识别并依附染料。一旦DNA识别出染料分子，系统便开始自我组装，完成染料更新，就像植物体内时刻进行的自我再生。
基于这种想法研制的革新性光电化学电池，只要不断添加新染料，就能持续工作。通过化学过程或添加具有不同核苷酸序列的新DNA片段，可以击落旧染料分子，然后添加新染料分子，实现染料的新旧更替。
这项模拟自然界自我修复机制的技术有两个关键点：分子识别和系统持续被溶解和重组的稳定性。
领导该研究的美国普渡大学机械工程学助教崔宗献表示：“现在，我们已经使用光学纳米材料制造出了一种人工光合作用系统，可以捕获太阳能并转化为电能。新方法将来可进行工业化生产。”
此前其他研究曾使用从细菌中提取的生物载色体取代染料，但崔宗献指出，使用天然载色体非常困难，需要将其从细菌中分离，且工业化生产成本高昂。因此，崔团队在新试验中使用染料卟啉制成的人工载色体，而非生物载色体。