Gemischte Photosystem‐I‐Monoschichten ermöglichen einen verbesserten anisotropen Elektronenfluss in Biophotovoltaik‐Systemen durch Unterdrückung elektrischer Kurzschlüsse. (23rd November 2020) - Wang, Panpan; Frank, Anna; Zhao, Fangyuan; Szczesny, Julian; Junqueira, João R. C.; Zacarias, Sónia; Ruff, Adrian; Nowaczyk, Marc M.; Pereira, Inês A. C.; Rögner, Matthias; Conzuelo, Felipe; Schuhmann, Wolfgang
Abstract: Eine definierte Assemblierung von photosynthetischen Proteinkomplexen ist für eine optimale Leistung von semiartifiziellen Energieumwandlungssystemen erforderlich, die in der Lage sind, einen unidirektionalen Elektronenfluss zu liefern, wenn lichtsammelnde Proteine mit Elektrodenoberflächen verbunden werden. Wir stellen gemischte Photosystem‐I (PSI)‐Monoschichten vor, die aus nativen cyanobakteriellen PSI‐Trimeren in Kombination mit isolierten PSI‐Monomeren aus demselben Organismus bestehen. Die sich daraus ergebende kompakte Anordnung gewährleistet eine hohe Dichte an photoaktiven Proteinkomplexen pro Flächeneinheit und bildet die Grundlage für eine wirksame Minimierung von Kurzschlussprozessen, die die Leistung von PSI‐basierten Bioelektroden typischerweise einschränken. Die PSI‐Schicht ist darüber hinaus mit Redoxpolymeren für einen optimalen Elektronentransfer verbunden, was eine hocheffiziente lichtinduzierte Photostromerzeugung ermöglicht. Die Kopplung der Photokathode mit einer [NiFeSe]‐Hydrogenase ermöglicht lichtinduzierte H2 ‐Entwicklung. Abstract : Im Hinblick auf die Entwicklung verbesserter biophotovoltaischer Anordnungen für die Umwandlung von Sonnenenergie ermöglicht eine gemischte Monoschicht aus Trimeren und Monomeren des Photosystems I die Herstellung hocheffizienter Biophotoelektroden, indem elektronische Kurzschlussprozesse minimiert werden und gleichzeitig eine hohe Dichte photoaktiver Moleküle pro Flächeneinheit gewährleistet wird.