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能夠吸收紅外光的葉綠素

Original publish date:Aug 22, 2010

編輯 Gene 報導

科學家從澳洲鯊魚灣的疊層石中,發現一種能夠吸收紅光及紅外光的葉綠素。

葉綠素是存在於植物,藻類和藍藻中的光合色素。那種藍綠澡的葉綠素是已知的第五種葉綠素。而疊層石是一種主要由藍綠菌等微生物經圈捕、黏結作用所形成的生物沈積構造,通常在這過程中同時也伴隨著不等程度的生物礦化或生物化學沈澱作用。疊層石其中的生物組成包括藍綠菌、硫細菌、鐵錳細菌、絲狀藻,以及真菌等。簡單來說,疊層石就是一種藉由微生物的生長與新陳代謝作用,所形成的生物沉積構造。疊層石也是一種非常古老的生命形態,最古老的化石有34億年老。

澳洲雪梨大學的陳敏等人,試圖在疊層石中尋找新的葉綠素,因為疊層石生長之處有不少把光擋掉的沉積物,所以藍綠藻得有更有效率的葉綠體來吸收散射的紅外光。結果他們在還未被命名的細菌中分離出新的葉綠體-葉綠體f。

由於來自太陽光的能量,有過半是來自紅外光,雖然紅外光光子的能量較可見光的低,但是如果太陽能電池也能吸收紅外光,那效率就能大大提升。陳敏認為大自然能夠演化出那樣的葉綠體,我們或許能夠向大自然取經。美國麻省理工學院的張曙光也認為,我們或許也能應用在製造出更有效率的太陽能電池上。張曙光的研究包括利用波葉的光合系統來製造太陽能電池。

陳敏等人從藍綠藻中分離出了新葉綠素後,利用多種生物化學的技術證實那是一種新形態的葉綠素,能夠吸收波長706奈米的紅外光。

美國聖路易華盛頓大學的Robert Blankenship指出,那是六十年來首次再發現新的葉綠素。不過加州大學戴維斯分校的John Clark Lagarias卻表示,有研究發現藍綠藻似乎也能利用葉綠素d來吸收紅外光。不過,他也同樣新發現的葉綠素f意義重大,因為那是可能是一種能夠吸收紅外光的全新葉綠素。

英國倫敦帝國學院的James Barber指出,利用多種葉綠素在製造太陽能電池是很實際的做法,因為那樣的太陽能電池將能吸收更來自廣泛的光譜的光能量。張曙光和瑞士聯邦理工學院的Michael Gratzel已經能夠利用無機色素分子製造出低成本的「色素敏感太陽能電池」(dye-sensitised solar cells),他們認為新的葉綠素應該也有同樣的潛力。

Barber也指出,這個發現還有演化生物學上的意義,因為地球早期生長的厭氧細菌大多是吸收紅外光的,而今天大多數嗜氧細菌吸收的則是可見光。可是卻很少能夠吸收紅外光的葉綠素讓人給找到。

 

原學術論文:
Chen, M. et al. A Red-Shifted Chlorophyll. Science. Published online August 19 2010; 10.1126/science.1191127

參考來源:

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