Trải qua hàng triệu năm tiến hóa và phát triển, thực vật đã trở thành những cỗ máy thu hoạch năng lượng mặt trời hiệu quả nhất trên hành tinh. Rất nhiều các nghiên cứu đã được con người phát triển theo hướng mô phỏng hiện tượng quang hợp của thực vật, ví dụ như dự án lá nhân tạo… Nhưng những nhà nghiên cứu đến từ Đại Học Georgia (University of Georgia-UGA) đã lựa chọn một phương án tiếp cận khác, đem lại một ý nghĩa mới cho cụm từ “nhà máy điện” (power plant – đây là một cách chơi chữ vì “plant” trong tiếng anh còn có nghĩa là cây cối, thực vật). Công nghệ của họ có thể thu nạp năng lượng tạo ra bởi quá trình quang hợp của thực vật từ trước khi chúng kịp sử dụng. Qua đó, cho phép sử dụng nguồn năng lượng này trong những thiết bị điện tử công suất thấp.
Hiện tượng quang hợp, là quá trình chuyển hóa năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học bằng cách phân ly nguyên tử nước thành hydrogen và oxygen. Quá trình này sản sinh các hạt điện tử, giúp tạo thành đường (nguồn nguyên liệu sinh trưởng và tái tạo của thực vật) trong cơ thể thực vật. Một nhóm nghiên cứu , dẫn đầu bởi Ramaraja Ramasamy, phó giáo sư đến từ Viện Cơ Khí Đại Học Georgia, đang phát triển một công nghệ có thể can thiệp vào quá trình quang hợp và thu các hạt điện tử trước khi thực vật kịp sử dụng chúng.
Công nghệ này can thiệp vào đường đi của các hạt điện tử bằng cách điều khiển các protein có chứa bên trong thylakoids. Thylakoids là các khoang hình bầu dục nằm trong diệp lục, tham gia vào pha sáng của hiện tượng quang hợp, phụ trách việc thu nạp và tích trữ năng lượng từ ánh sáng mặt trời.
Các Thylakoids sau khi được chỉnh sửa, sẽ được cố định trên một tấm nền làm từ các ống nano carbon (carbon nanotubes) được thiết kế đặc biệt. Tấm nền này sẽ hoạt động như là một điện cực, thu các hạt điện tử và truyền qua các dây dẫn. Các nhà nghiên cứu cho biết rằng, một thí nghiệm mới đây ở quy mô nhỏ của hệ thống này đã thu được mật độ điện năng cao nhất, lớn hơn trong báo cáo trước đó đến 2 bậc 10 (10 lũy thừa 2).
(Nguồn: Energy & Environmental Science)
Đương nhiên, bạn vẫn chưa thể sử dụng công nghệ này với chiếc HDTV của bạn và cái cây gần nhất ngay được. Nhưng Ramasamy cho rằng công nghệ này có tiềm năng sử dụng trong các ứng dụng cần ít năng lượng ở tương lai không xa.
“Trong tương lai gần, công nghệ này có thể sẽ rất thích hợp để sử dụng trong việc điều khiển các cảm biến (sensors) hoặc các thiết bị điện tử di động – loại không cần tiêu thụ nhiều năng lượng”, Ramasamy cho biết “Nếu chúng ta có thể tận dụng các công nghệ (ví dụ như kỹ thuật di truyền) để tăng cường tính ổn định cho các cơ quan quang hợp trong thực vật. Thì tôi rất hy vọng rằng công nghệ này sẽ đủ sức cạnh tranh với các tấm pin năng lượng mặt trời truyền thống (solar panels) trong tương lai xa.”
Ramasamy và nhóm của ông hiện vẫn đang tiếp tục nghiên cứu nâng cao tính ổn dịnh và sản lượng điện, nhằm hướng tới việc thương mại hóa công nghệ này.
“Chúng tôi đã phát hiện một điều rất hứa hẹn, và nó chắc chắn xứng đáng được khám phá sâu hơn nữa” Ông cho biết “Sản lượng điện của hệ thống mà chúng ta thấy hiện nay còn rất khiêm tốn. Nhưng cách đây 30 năm, các cells (pin) năng lượng hydrogen cũng từng ở giai đoạn phôi thai như vậy, và bây giờ chúng đã đủ mạnh để cung cấp năng lượng cho oto, xe buýt và thậm chí là cả các tòa nhà cao ốc.”
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố trong tạp chí Energy& Environmental Science (Khoa Học Năng Lượng và Môi Trường)
———————————————————————————————————————————————–
Người dịch: Trungmaster, theo Gizmag
Link luận văn: http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2013/ee/c3ee40634b
————————————————————————————————————————————————
