Bio-inspired Photosynthetic Materials for Solar Energy Harvesting

用于太阳能收集的仿生光合材料

基本信息

  • 批准号:
    2278941
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2019 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The demand for sustainable, renewable sources of energy in the 21st century is one of the most important societal and scientific challenges faced by humanity. Of the various renewable energy sources available, solar energy is by far the largest and is one which is most effectively utilised in Nature via the processes of photosynthesis. Photosynthetic organisms capture solar energy using arrays of Light Harvesting (LH) proteins assembled within cell membranes. These organisms - particularly those that reside in light-challenged environments - are faced with a formidable energy problem: How to capture sufficient energy to drive their cellular metabolism? This energy conundrum is elegantly addressed by stacking two-dimensional arrays of LH proteins within multiple thylakoid membranes housed in chloroplasts. An exquisite example of self-assembly, the 3D protein ordering found in these photosynthetic organisms therefore provides the fundamental design principles to develop artificial photosynthetic materials.This research programme seeks to design and construct a new generation of DNA-programmed light-harvesting assemblies for the future applications in energy harvesting surfaces and advanced photovoltaic devices that fuse biomolecular, electrical and material components. To do so we will use DNA-Origami to direct the placement of light harvesting proteins with nano-scale precision onto engineered surfaces. This bio-inspired platform methodology merges the principles of "bottom up" DNA nanotechnology with "top down" nanolithography and would provide the means to control, for the first time, the location of each photosynthetic protein module, inter-module distance and their relative orientation in both 2D and 3D along surfaces. This new design lexicon will provide a framework to correlate how these parameters influence overall light harvesting efficiency for the production of a new class of bio-enabled solar energy harvesting surfaces and materials. The student will work within an established research team to investigate all aspects of the system, from design of the DNA-origami, to the capture of the proteins, to the subsequent construction of novel light-harvesting materials. This multidisciplinary project represents an excellent opportunity for a student with a background in either bio-engineering, physics, chemistry or biology to work at the forefront of nanotechnology research.
对可持续的、可再生能源的需求在21世纪世纪是人类面临的最重要的社会和科学挑战之一。在各种可用的可再生能源中,太阳能是迄今为止最大的,并且是通过光合作用过程在自然界中最有效地利用的能源之一。光合生物利用细胞膜内组装的集光(LH)蛋白阵列捕获太阳能。这些生物体--特别是那些生活在光照条件恶劣的环境中的生物体--面临着一个艰巨的能源问题:如何捕获足够的能量来驱动其细胞新陈代谢?这个能量难题通过将LH蛋白质的二维阵列堆叠在叶绿体中的多个类囊体膜内来优雅地解决。在这些光合生物中发现的3D蛋白质有序化是自组装的一个精美例子,因此提供了开发人工光合材料的基本设计原则。这项研究计划旨在设计和构建新一代DNA编程的光收集组件,用于未来能量收集表面和先进的光伏器件,融合生物分子,电气和材料组件。为此,我们将使用DNA-Origami将纳米级精度的捕光蛋白直接放置在工程表面上。这种生物启发的平台方法融合了“自下而上”DNA纳米技术与“自上而下”纳米光刻的原理,并将首次提供控制每个光合蛋白模块的位置、模块间距离及其沿沿着表面在2D和3D中的相对取向的手段。这个新的设计词典将提供一个框架,以关联这些参数如何影响整体光收集效率,以生产一类新的生物太阳能收集表面和材料。学生将在一个成熟的研究团队中工作,研究系统的各个方面,从DNA折纸的设计,到蛋白质的捕获,再到新型捕光材料的后续构建。这个多学科项目为具有生物工程,物理,化学或生物学背景的学生提供了一个极好的机会,可以在纳米技术研究的最前沿工作。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

吉治仁志 他: "トランスジェニックマウスによるTIMP-1の線維化促進機序"最新医学. 55. 1781-1787 (2000)
Hitoshi Yoshiji 等:“转基因小鼠中 TIMP-1 的促纤维化机制”现代医学 55. 1781-1787 (2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
LiDAR Implementations for Autonomous Vehicle Applications
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
生命分子工学・海洋生命工学研究室
生物分子工程/海洋生物技术实验室
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
吉治仁志 他: "イラスト医学&サイエンスシリーズ血管の分子医学"羊土社(渋谷正史編). 125 (2000)
Hitoshi Yoshiji 等人:“血管医学与科学系列分子医学图解”Yodosha(涉谷正志编辑)125(2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Effect of manidipine hydrochloride,a calcium antagonist,on isoproterenol-induced left ventricular hypertrophy: "Yoshiyama,M.,Takeuchi,K.,Kim,S.,Hanatani,A.,Omura,T.,Toda,I.,Akioka,K.,Teragaki,M.,Iwao,H.and Yoshikawa,J." Jpn Circ J. 62(1). 47-52 (1998)
钙拮抗剂盐酸马尼地平对异丙肾上腺素引起的左心室肥厚的影响:“Yoshiyama,M.,Takeuchi,K.,Kim,S.,Hanatani,A.,Omura,T.,Toda,I.,Akioka,
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:

的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('', 18)}}的其他基金

An implantable biosensor microsystem for real-time measurement of circulating biomarkers
用于实时测量循环生物标志物的植入式生物传感器微系统
  • 批准号:
    2901954
  • 财政年份:
    2028
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Exploiting the polysaccharide breakdown capacity of the human gut microbiome to develop environmentally sustainable dishwashing solutions
利用人类肠道微生物群的多糖分解能力来开发环境可持续的洗碗解决方案
  • 批准号:
    2896097
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
A Robot that Swims Through Granular Materials
可以在颗粒材料中游动的机器人
  • 批准号:
    2780268
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Likelihood and impact of severe space weather events on the resilience of nuclear power and safeguards monitoring.
严重空间天气事件对核电和保障监督的恢复力的可能性和影响。
  • 批准号:
    2908918
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Proton, alpha and gamma irradiation assisted stress corrosion cracking: understanding the fuel-stainless steel interface
质子、α 和 γ 辐照辅助应力腐蚀开裂:了解燃料-不锈钢界面
  • 批准号:
    2908693
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Field Assisted Sintering of Nuclear Fuel Simulants
核燃料模拟物的现场辅助烧结
  • 批准号:
    2908917
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Assessment of new fatigue capable titanium alloys for aerospace applications
评估用于航空航天应用的新型抗疲劳钛合金
  • 批准号:
    2879438
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Developing a 3D printed skin model using a Dextran - Collagen hydrogel to analyse the cellular and epigenetic effects of interleukin-17 inhibitors in
使用右旋糖酐-胶原蛋白水凝胶开发 3D 打印皮肤模型,以分析白细胞介素 17 抑制剂的细胞和表观遗传效应
  • 批准号:
    2890513
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
CDT year 1 so TBC in Oct 2024
CDT 第 1 年,预计 2024 年 10 月
  • 批准号:
    2879865
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Understanding the interplay between the gut microbiome, behavior and urbanisation in wild birds
了解野生鸟类肠道微生物组、行为和城市化之间的相互作用
  • 批准号:
    2876993
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship

相似国自然基金

多层次纳米叠层块体复合材料的仿生设计、制备及宽温域增韧研究
  • 批准号:
    51973054
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

CAREER: Origami-inspired design for a tissue engineered heart valve
职业:受折纸启发的组织工程心脏瓣膜设计
  • 批准号:
    2337540
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Convergence Accelerator Track M: Bio-Inspired Design of Robot Hands for Use-Driven Dexterity
融合加速器轨道 M:机器人手的仿生设计,实现使用驱动的灵活性
  • 批准号:
    2344109
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
BAMBOO - Build scAled Modular Bamboo-inspired Offshore sOlar systems
BAMBOO - 构建规模化模块化竹子式海上太阳能系统
  • 批准号:
    10109981
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    EU-Funded
CAREER: Scalable Physics-Inspired Ising Computing for Combinatorial Optimizations
职业:用于组合优化的可扩展物理启发伊辛计算
  • 批准号:
    2340453
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CAREER: SHF: Bio-Inspired Microsystems for Energy-Efficient Real-Time Sensing, Decision, and Adaptation
职业:SHF:用于节能实时传感、决策和适应的仿生微系统
  • 批准号:
    2340799
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
NSF-NSERC: Fairness Fundamentals: Geometry-inspired Algorithms and Long-term Implications
NSF-NSERC:公平基础:几何启发的算法和长期影响
  • 批准号:
    2342253
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
NSF Convergence Accelerator Track L: Intelligent Nature-inspired Olfactory Sensors Engineered to Sniff (iNOSES)
NSF 融合加速器轨道 L:受自然启发的智能嗅觉传感器,专为嗅探而设计 (iNOSES)
  • 批准号:
    2344256
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Development of Integrated Quantum Inspired Algorithms for Shapley Value based Fast and Interpretable Feature Subset Selection
基于 Shapley 值的快速且可解释的特征子集选择的集成量子启发算法的开发
  • 批准号:
    24K15089
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Bio-inspired Nanoparticles for Mechano-Regulation of Stem Cell Fate
用于干细胞命运机械调节的仿生纳米颗粒
  • 批准号:
    DP240102315
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Discovery Projects
Gecko Inspired Autonomous Fabrication Of Programmable Two-dimensional Quantum Materials
壁虎启发可编程二维量子材料的自主制造
  • 批准号:
    EP/Y026284/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了