Integration and modification of photosystem I for bio-photovoltaics
| Promotie: | Dhr. P. Gordiichuk |
| Wanneer: | 15 januari 2016 |
| Aanvang: | 11:00 |
| Promotor: | prof. dr. A. Herrmann |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Zonnecel op basis van fotosynthese-complex
Pavlo Gordiichuk bestudeerde het fotosysteem I (PSI) van thermofiele cyanobacteriën, dat in staat is om licht te oogsten en ladingsscheiding uit te voeren. Hij toonde aan hoe het PSI eiwitcomplex kan worden geïmmobiliseerd op een oppervlak met behulp van twee verschillende linkshandige moleculen, 2-mercaptoethanol en natrium-3-mercapto-1-propaansulfonaat.
De twee preferentiële oriëntaties van de PSI eiwitcomplexen, naar beneden en naar boven, werden bepaald door succesvolle implementatie van afzonderlijke-molecuul technieken, zoals atomic force microscopy, gecombineerd met macroscopische technieken voor zowel oriëntatie als temperatuursafhankelijke geleidbaarheidsmetingen. Deze experimenten maakten het mogelijk om de oorsprong van de tunnelstroom rectificatie uit het PSI eiwit dipoolmoment te bepalen.
Vervolgens werden de PSI monolagen geïntegreerd in conventionele en omgekeerde heterojunctie zonnecellen, waarbij de dipool eigenschappen van de PSI monolaag werden gemeten als een verandering van het open voltage op beide apparaten. Gefabriceerde zonnecellen, uitsluitend gebaseerd op PSI, toonden PSI activiteit en stabiele functionaliteit in een omgeving welke erg verschild van het thylakoidmembraan. Daarnaast werd de PSI-functionaliteit verbeterd door het verhogen van de mogelijkheden licht te oogsten in de groene kloof door eenvoudige koppeling van kunstmatige chromoforen aan het eiwit complex.
Uiteindelijk bleek dat 96 chromoforen per PSI trimeer de beste verhouding voor labeling is aangezien dit tot een viervoudige toename van de foto-activiteit in oplossing resulteerde. Tot slot werd aangetoond dat PSI gemodificeerd met covalent gebonden organische chromoforen functioneel is in droge toestand.
Het onderzoek van Pavlo Gordiichuk vond plaats binnen het Zernike Institure for Advanced Materials. Hij werkt momenteel als postdoc aan de RUG en vertrekt binnenkort naar Northwestern University (USA), eveneens als postdoc.