荷兰格罗宁根大学和德国维尔茨堡大学的科学家利用先进的光谱学技术和微流体平台研究了一种简单的仿生集光系统。这种双壁纳米管在低光强下工作效率很高，而在高光强下可以消除多余的能量。这些性质在设计用于光子能量获取和传输的新材料时是有用的。研究结果发表在10月10日的《自然通讯》杂志上。
自然光合复合体有效利用阳光的非凡能力——即使在黑暗的环境中——引起了人们对破译它们功能的广泛兴趣。理解纳米尺度上的能量输运对于(光电)电子领域的一系列潜在应用至关重要。自然光合作用系统极其复杂，由许多层次分明的亚基组成，这使得科学家们把注意力转向了仿生模拟物，它们的结构与自然光合作用系统相似，但更容易控制。
Ligh-harvesting分子
光学凝聚态物质科学组和凝聚态物质理论组(均在格罗宁根大学泽尼克高级材料研究所)与维尔茨堡大学(德国)的同事合作，获得了人工集光复合体中能量传输的全面图像。他们使用了一种新的芯片上的光谱实验室方法，这种方法结合了先进的时间分辨多维光谱学、微流体学和广泛的理论模型。
科学家们研究了一种人工集光装置，灵感来自于自然界中发现的光合细菌的多壁管状天线网络。这种仿生装置由纳米管组成，纳米管由光收集分子组成，自组装成双壁纳米管。格罗宁根大学(University of Groningen)超快光谱学教授马克西姆?他的团队设计了一个微流体系统，在这个系统中，试管的外壁可以选择性地溶解，从而关闭。“这并不稳定，但在流动系统中，它可以被研究。通过这种方式，科学家们可以研究内胎和整个系统。
适应
在低光强下，系统吸收两壁中的光子，产生激发态或激子。“由于墙的大小不同，它们吸收不同波长的光子，”Pshenichnikov解释说。这提高了效率。“在高强度光下，大量光子被吸收，产生大量的激子。”“我们观察到，当两个激子相遇时，其中一个激子实际上就不存在了。“这种效应就像一个安全阀，因为大量的激子会破坏纳米管。”
因此，科学家们也证明了双壁分子纳米管能够适应不断变化的光照条件。它们通过充当高度敏感的天线，在弱光条件下模仿大自然设计工具箱中的基本功能元素，但在高强度光线下去除多余的能量——这种情况在自然界中通常不会发生。这两种特性都为更好地控制通过复杂分子材料的能量传输铺平了道路。
——文章发布于2019年10月10日
