"Photocurrent of a single photosynthetic protein". D. Gerster, J. Reichert, H. Bi, J. V. Barth, S. M. Kaniber, A. W. Holleitner, I. Visoly-Fisher, S. Sergani, I. Carmeli. NATURE NANOTECHNOLOGY 7, 673 (2012). DOI: 10.1038/nnano.2012.165
Photosynthesis is used by plants, algae and bacteria to convert solar
energy into stable chemical energy. The initial stages of this
process—where light is absorbed and energy and electrons are
transferred—are mediated by reaction centres composed of chlorophyll and
carotenoid complexes. It has been previously shown that single small molecules can be used as functional components in electric and optoelectronic circuits, but it has proved difficult to control and probe individual molecules for photovoltaic and photoelectrochemical applications.
Here, we show that the photocurrent generated by a single
photosynthetic protein—photosystem I—can be measured using a scanning
near-field optical microscope set-up. One side of the protein is
anchored to a gold surface that acts as an electrode, and the other is
contacted by a gold-covered glass tip. The tip functions as both counter
electrode and light source. A photocurrent of ~10 pA is recorded from
the covalently bound single-protein junctions, which is in agreement
with the internal electron transfer times of photosystem I.
La fotosíntesis es utilizada por las plantas, las algas y las bacterias para convertir la energía solar en energía química estable. Las etapas iniciales de este proceso - en el que la luz es absorbida y se transfieren energía y electrones - están mediadas por centros reactivos compuestos de complejos de clorofila y de carotenoides. Previamente se ha mostrado que pequeñas moléculas aisladas pueden ser usadas como componentes funcionales en circuitos eléctricos y optoelectrónicos, pero se ha visto la dificultad de controlar y sondear moléculas individuales para aplicaciones fotovoltaicas y fotoelectroquímicas. Aquí se muestra que la fotocorriente generada por una proteína fotosintética aislada - fotosistema I - puede ser medida a través de un arreglo experimental consistente de un microscopio óptico de campo cercano. Un extremo de la proteína se liga a una superficie de oro que funciona como electrodo, y el otro extremo está en contacto con una punta de vidrio cubierta de oro. La punta funciona a la vez como contraelectrodo y como fuente de luz. Se mide una fotocorriente de ~10 pA en las uniones covalentes de la proteína aislada, dicha corriente es acorde con la transferencia de electrones interna del fotosistema I.
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