光合蛋白可以將光能轉化為其他形式的能量。例如，研究人員希望使該技術可用于燃料的工業生產。

魯爾大學波鴻分校（RUB）的研究團隊與里斯本的同事一起生產了一種半人造電極，該電極可以將光能轉換成生物太陽能電池中的其他形式的能量。該技術基于藍細菌的光合作用蛋白PhotosystemI。該小組表明，他們可以將其系統與一種酶耦合，該酶利用轉換后的光能產生氫。

結果發表在《AngewandteChemie》雜志上（“縮小電子短路的間隙：光系統I混合單層可以改善生物光伏設備中的各向異性電子流”）。

具有蛋白質復合物光系統I的生物電極在紅光照射下用于測量光電流響應。圖片：FelipeConzuelo）

對于這項工作，由電化學中心的王盼盼博士，趙方遠博士，朱利安·斯切斯尼博士，朱利安·拉夫博士，費利佩·孔祖埃洛博士和沃爾夫岡·舒曼教授組成的RUB小組與由安娜·弗蘭克教授組成的小組合作植物生物化學系主任MarcNowaczyk和MatthiasR?gner教授以及里斯本新星大學的同事。

短路危險

光系統I是藍細菌和植物中光合作用機制的一部分。借助光能，它可以分離電荷，從而生成高能電子，該電子可以轉移到其他分子，例如轉移到質子上以產生氫。

在早期的工作中，波鴻的科學家已經使用了集光蛋白復合物光系統I來設計用于生物太陽能電池的電極。為此，他們用單層光系統I覆蓋了電極。在這樣的單層中，光系統不是彼此堆疊在一起，而是在同一平面上并排放置。

但是，光系統I通常以三聚體的形式出現，即三個光系統始終鏈接在一起。由于三聚體不能緊密堆積在一起，因此在單層中會出現孔，這可能導致短路。這會損害系統的性能。科學家在當前工作中正是解決了這個問題。

光系統層中的孔被堵塞

在藍藻細長嗜，光系統I存在主要表現為三聚體。使用一種新的提取技術，研究人員能夠從生物體中另外分離出單體，從而在電極上形成一個光系統I單層，其中單體填充了三聚體之間的孔。這樣，它們減少了短路效應。該系統實現的電流密度是僅包含三聚物的系統的兩倍。

為了說明該技術的原理，科學家將其與一種氫酶結合，該酶利用光系統提供的電子產生氫。作者在其出版物中預言：“未來的工作將致力于使光系統單層與集成的生物催化劑之間實現更高效的耦合，以實現用于太陽能轉化的實用生物系統。”