افزايش بازدهي فتوسلهاي ارگانيك (باكتريورودوپسين) با استفاده از تكنيك لانگ موير بلادجت و نانو ذرات دي اكسيد تيتانيوم (TiO2)

Increase the organic photocells (bacteriorhodopsin) efficiency by using the LangmuirBlodgett (LB) techniques and titanium dioxide nanoparticles (TiO2)

هدف: هدف از اين مطالعه تبديل انرژي نور لامپ و خورشيد به انرژي الكتريكي با تك لايه سازي پروتئين باكتريورودوپسين، ارزيابي تركيبات مورد آزمايش (TiO2, FTO, Br) جهت افزايش بازده فتوسل هاي بيولوژيك، امكان سنجي ساخت فتوسل ها جهت بهكارگيري در معماري، مصارف نظامي و ساخت فتوسل بيولوژيكي بود. مواد و روشها: با روش بلدينگ نانو ذرات دي اكسيد تيتانيوم بر روي سطح فلوئورين تين اكسايد (FTO) قرار گرفت. با روش لانگ موير بلادجت، تك لايه سازي پروتئين باكتريورودوپسين(Br) انجام و فتو آند آماده شد. سپس با يك قطره از محلول H2PtCl6 (2 ميليگرم Pt در 1 ميلي­ليتر اتانول) روي شيشه FTO را پوشانده و كاتد آماده شد. الكترود فتوآند (FTO/TiO2/Br) و الكترود مقابل (كاتد)(FTO / Pt) به صورت ساندويچ قرار داده شدند. نتايج: تغييرات pH وابسته به نور باعث اثبات فعاليت باكتريورودوپسين شد. توان فتوسلهاي تك لايه ساخته شده در اين مطالعه µA7/0 و ولتاژ آنها mV190 بود كه با توان فتوسل هاي تجمع يافته (µA2/0)،  µA5/0 و با ولتاژ آنها (mV165)،mV 25 تفاوت داشتند، يعني سلولهاي تك لايه نسبت به تجمع بازدهي بيشتري داشتهاند. نتيجهگيري: تكنيك لانگ موير روشي بسيار مناسب براي تثبيت پروتئين باكتريورودوپسين بهصورت تك لايه بر روي بستر حاوي نانو ذرات (دي اكسيد تيتانيوم) با حفظ حداكثر فعاليت ميباشد.

Aim: The aim of this study was to convert lamp and solar energy into electrical energy with bacteriorhodopsin protein monolayer, evaluate examined compounds (TiO2, FTO, Br) to increase the biological photocells efficiency, photocells building feasibility for use in architecture, military and biological photocells production. Material and Methods: Titanium dioxide nanoparticles were placed on the surface of a fluorine tin oxide (FTO) using Belding method. Bacteriorhodopsin (Br) monolayer was prepared by LangmuirBlodgett (LB) technique and photo anodes were made. Then the FTO glass was covered with an H2PtCl6 solution drop (2 mg Pt in 1 ml EtOH), and cathode was prepared. Photo anodes electrode (FTO/TiO2/Br) and opposite electrode (cathode) (FTO/Pt) were placed as a sandwich. Results: Light dependent pH changes, demonstrated bacteriorhodopsin activity. The created monolayer photocells power was 0.7μA and their voltage was 190 mV, which was different from the accumulated photocells powers (0.5 µA), 0.2 μA with its voltage (165 mV), 25 mV, indicating that monolayer cells had a better accumulated efficiency. Conclusions: Langmuir technique is a very suitable method for bacteriorhodopsin protein stabilization as a monolayer, on the nanoparticles substrate (titanium dioxide) with maximum activity maintenance.