ملخص
إن التحول العالمي من الوقود الأحفوري إلى مصادر الطاقة المتجددة يستلزم تطوير تقنيات أكثر تقدمًا لتجميع الطاقة الشمسية. وقد أصبحت المواد النانوية، بسبب خصائصها البصرية والإلكترونية الفريدة، محورية في هذا المجال. سوف يستكشف هذا المشروع تكامل المواد النانوية مع الجزيئات الحيوية النشطة بصريًا، مع التركيز على البروتينات الموجودة في النباتات التي تمتص ضوء الشمس. تعتبر هذه البروتينات النباتية مصدر إلهام لأبحاث الطاقة الشمسية لأن المراحل الأولى من عملية التمثيل الضوئي تتمتع بكفاءة كمية عالية جدًا. تحتوي بروتينات حصاد الضوء (LHPs) من النباتات على أصباغ الكلوروفيل وهي فعالة للغاية في امتصاص الضوء الأزرق والأحمر، ومع ذلك، فإنها تمتص بشكل سيئ في المناطق الطيفية الأخرى. في المقابل، النقاط الكمومية (QDs) عبارة عن جسيمات نانوية صغيرة من أشباه الموصلات، وهي مستقرة جدًا، ويمكنها امتصاص الفوتونات على نطاق طيفي أوسع بكثير من LHPs. نحن بحاجة إلى تطوير أساليب جديدة لربط QDs بـ LHPs وتمكين نقل الطاقة لتوسيع النطاق الطيفي لـ LHP وتشكيل مواد مركبة نانوية جديدة.
في هذا المشروع، سنقوم بتركيب أنواع جديدة من النقاط الكمية وربطها بالبروتينات بطرق جديدة، لإنتاج مادة نانوية "هجينة حيوية" أكثر فعالية في امتصاص الطاقة الشمسية. الأهداف هي: (1) تصنيع وحدات الكمية الكمية حيث يتنوع الحجم وكيمياء السطح لتكون مثالية للنظام، (2) إنشاء أغشية حيوية متخصصة تحتوي على مواقع مرفقة لوحدات الكمية الكمية، (3) ربط LHP مباشرة بوحدات الكمية الكمية باستخدام جزيئات رابط جديدة. ستتاح للمرشح الناجح الفرصة للتعاون مع خبراء في الفحص المجهري والتحليل الطيفي لتوصيف الخصائص الهيكلية والفيزيائية الضوئية لهذا النظام الحيوي الهجين باستخدام أدوات الفحص المجهري والتحليل الطيفي المتقدمة لتوضيح مسارات نقل الطاقة. ستدعم نتائج هذا المشروع صناعة تكنولوجيا النانو لتطوير أجهزة قادرة على تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء بكفاءة أكبر، مما يساهم في نهاية المطاف في التحول العالمي نحو الطاقة المستدامة.
نرحب بالطلبات المقدمة من الطلاب الذين لديهم خلفية أو اهتمام بتكنولوجيا النانو أو الفيزياء الحيوية أو الكيمياء أو الفيزياء أو المجالات ذات الصلة. نحن نشجع بقوة الطلبات المقدمة من المرشحين من خلفيات متنوعة، بما في ذلك أولئك الذين ينتمون إلى المجموعات الممثلة تمثيلا ناقصا في العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات. تلتزم مجموعتنا البحثية بتوفير بيئة داعمة وشاملة لجميع الطلاب. ونحن ملتزمون أيضًا بتوفير أماكن الإقامة للطلاب ذوي الإعاقة. يرجى الاتصال بنا لمناقشة أي احتياجات محددة.
