گروهی از دانشمندان در تلاشند تا از سامانه‌های بسیار دقیقی که در گیاه تنباکو وجود دارد، به‌عنوان واحدهای ساختمانی پیل‌های خورشیدی بهره ببرند. پیش‌بینی آنها این است که بتوانند با استفاده از این روش، پیل‌های خورشیدی ارزان و زیست‌تخریب‌پذیر تولید کنند.
رشد اجزای پیل خورشیدی در مزارع تنباکو
در طول میلیون‌ها سال گیاهان سامانه‌های بسیار موثری برای جمع‌آوری نور خورشید توسعه داده‌اند. حال دانشمندان در تلاشند تا از سامانه‌های بسیار دقیقی که در گیاه تنباکو وجود دارد، به‌عنوان واحدهای ساختمانی پیل‌های خورشیدی بهره ببرند. پیش‌بینی آنها این است که بتوانند با استفاده از این روش، پیل‌های خورشیدی ارزان و زیست‌تخریب‌پذیر تولید کنند.
مطالعه‌ای که اخیراً توسط محققان دانشگاه کالیفرنیا برکلی و به رهبری مَت فرانسیس صورت گرفته است، نشان می‌دهد که چگونه می‌توان گیاه تنباکو را به‌‌نحوی برنامه‌ریزی کرد که بتوان از مزایای آن در جذب موثر نور خورشید بهره برد. به جای اینکه محققان تک‌تک سلول‌های یک گیاه تنباکو را برنامه‌ریزی مجدد نمایند، ویروسی به نام ویروس موزائیک تنباکو را به نحوی به‌صورت ژنتیکی مهندسی نمودند که این کار را برای آنها انجام دهد. آنها ویروس تغییریافته را روی یک مزرعه تنباکو پاشیدند و این ویروس موجب شد گیاهان تنباکو مقادیر زیادی کروموفور مصنوعی تولید نمایند. این کروموفورها فوتون‌های نور خورشید را به الکترون تبدیل می‌کنند.
با این حال برای اینکه این کروموفورها کار کنند، باید دقیقاً دو یا سه نانومتر از هم فاصله داشته باشند. اگر این فاصله کم یا زیاد باشد، جریان الکتریکی متوقف شده یا برداشت الکترون‌ها دشوار خواهد بود.
خوشبختانه گیاه تنباکو به نحوی تکامل یافته است که می‌تواند کروموفورها را در این فاصله دقیق قرار داده و آنها را به صورت مارپیچ‌هایی به طول صدها نانومتر به خط نماید. دانشمندان می‌توانند با بهره‌گیری از مزیت میلیاردها سال تکامل، رشته‌هایی از کروموفورها را با فاصله‌ای ایده‌آل رشد دهند.
فرانسیس می‌گوید: «تکامل در طول میلیاردها سال فاصله دقیق میان کروموفورها را تنظیم کرده است تا توانایی جذب نور با کارایی بی‌نظیر را به آنها اعطا نماید».
از آنجایی که گیاهان تغییریافته تنباکو خودشان الکتریسیته تولید نمی‌کنند، محققان باید این گیاهان را برداشت کرده و ساختار کروموفور آنها را استخراج کنند. سپس می‌توانند این ساختار را در یک محلول مایع حل کرده و برای تولید پیل خورشیدی، این محلول را روی شیشه یا پلاستیک اسپری کنند. این دانشمندان تاکنون هنوز نشان نداده‌اند که چنین پیل خورشیدی می‌تواند نور را به انرژی الکتریکی تبدیل کند.
پیل‌های خورشیدی ساخته شده از گیاهان نسبت به پیل‌های خورشیدی معمولی می‌توانند چندین مزیت داشته باشند. به‌عنوان مثال آنها نیازی به استفاده از مواد شیمیایی سمی نداشته، زیست‌تخریب‌پذیر بوده و ارزان هستند. از سوی دیگر، این پیل‌های خورشیدی زیستی احتمالاً عمر کمتری نسبت به پیل‌های خورشیدی سیلیکونی خواهند داشت.
این محققان علاوه بر استفاده از گیاه تنباکو نشان داده‌اند که چگونه می‌توان باکتری E. Coli را به نحوی دستکاری نمود که ساختارهای کروموفوری تولید نماید. در این مورد آنها از ویروس استفاده نکرده و مستقیماً خود باکتری را تغییر دادند.
