Hide/Show Apps

Biyolojik model sistemlerde ışık enerjisinin elektrik enerjisine dönüşümünün araştırılması

1988
Yücel, Ayşe Meral
Eroğlu, İnci
Zabut, M. Baker
Son yıllarda doğal enerji kaynaklarının büyük bir hızla tüketilmesi üzerine güneş enerjisinden faydalanma ve güneş enerjisini kullanabilme-ye yönelik araştırmalar oldukça önem kazanmıştır. Bu araştırmalardaki anafikir bitkilerdeki ve bazı bakterilerdeki fotosentez olayını taklit eden model bir sistem oluşturmaktır. Zira fotosentez güneş enerjisinin dönüşümünde ve depolanmasında en verimli ve en yüksek dönüşümü göstermektedir. Bu araştırmada model olarak Bacteriorhodopsin ihtiva eden yapay bir fotokimyasal pil gerçekleştirilmeye çalışılmıştır. Bacteriorhodopsin ışıkla uyarıldığında, hızlı bir fotokimyasal döngü sonucunda hücre dışına proton pompalama özelliğine sahiptir. Bu döngü sırasında proton zarın bir yüzünden diğer tarafa taşınmakta böylece zarın iki yüzü arasında bir proton gradient! oluşturmaktadır. Güneş pili yapımında anafikir, bu doğal iyon pompasının ve proton gradientinin ışık enerjisi-nin elektrik enerjisine dönüşümünde kullanılmasıdır. Bu araştırmada Bacteriorhodopsin (BR) ihtiva eden biornimetik fotovoltaik güneş pille-rinin yapımına yönelik uygun şartlar geliştirilmeye çalışılmıştır. Bacteriorhodopsin, Halobacterium halobium S-9 türünden saflaştırılmış ve yumurta akı fosfatidil kolin lipozomlarına tutturulmuştur. Lipozom-lara tutturulmuş BR'ın fotoenerjetik aktivitesi, pH gradient] olarak (ApH) pH elektrodu kullanılarak ölçülmüştür. Fotoenerjetik aktivitenin ışık kaynağının şiddeti, BR'ın derişimi, başlangıç pH'sı ile etkilendiği o görülmüştür. Düşük ışık şiddetinde yapılan aydınlatmada (770 Watt/m ) protonların lipozomların dışına doğru pompalanması BR'ın lipozomlar- daki oryantasyonunun bakteri zarındaki gibi olduğunu göstermiştir. 2 Ancak yüksek ışık şiddetinde yapılan aydınlatmada (1500 W/m ) BR'ın proton pompalama karakteristiğinin değiştiği gözlenmiştir. Bu durumda protonlar önce dışarı pompalanmakta sonra büyük bir hızla içeri alın-makta ve oluşan net ApH artmaktadır. BR'ın proton pompalama aktivitesinin ortamın pH'sı ile etkilendiği, en yüksek ApH'ya pH 6.0 da ulaşıldığı görülmüştür. Sistemin fotoenerjetik aktivitesi CaCL ilavesi ile etkilenmemiş ancak 60 mM dan fazla olduğu durumda fotoaktivitede bir azalma tesbit edilmiştir. ApH, BR derişimi ile belirli bir BR/lipid oranına kadar artış göstermiştir. En uygun oranın 1/12 olduğu sap-tanmıştır. Sonuç olarak Bacteriorhodopsin ihtiva eden lipozom sistemlerinin aşıjcla uyarılması durumunda foto elektrokimyasal gerilim oluşturduğu^ ve bu tür sistemlerin biyolojik enerji dönüşüm sistemlerine bir model olabileceği gösterilmiştir..