根據耶魯大學領導的一項新研究，太陽能電池板和生物煉油廠的設計者可以從熱帶珊瑚礁附近發現的五彩斑斕的大蛤蜊身上獲得寶貴的啟示。這是因為蛤蜊具有精確的幾何形狀–動態、垂直的光合受體柱，上面覆蓋著一層薄薄的光散射層–這可能使它們成為地球上最高效的太陽能係統。

耶魯大學文理學院物理學副教授、生態學和演化生物學副教授艾莉森-斯威尼（Alison Sweeney）說：”這對許多人來說都是違反直覺的，因為蛤蜊是經常會在強烈的陽光下活動，但實際上它們的內部真的很暗。

在發表在《PRX：能源》雜誌上的新研究中，由斯威尼領導的研究團隊根據蛤蜊的幾何形狀、運動和光散射特性，提出了一個用於確定光合系統最大效率的分析模型。這是斯維尼實驗室一系列研究中的最新成果，這些研究突顯了自然界的生物機制，可為新型永續材料和設計提供靈感。

在這種情況下，研究人員特別研究了西太平洋帛琉淺水區虹彩巨蛤令人印象深刻的太陽能潛力。

蛤蜊是光合共生的，其表面生長著垂直的圓柱形單細胞藻類。藻類吸收陽光–在光線被一層叫做虹膜細胞的細胞散射之後。研究人員說，藻類的幾何形狀和虹彩細胞的光散射都很重要。藻類垂直排列–這使得它們與射入的光線平行–使藻類能以最有效的速度吸收陽光。這是因為陽光經過虹膜細胞層的過濾和散射後，光線會均勻地環繞每個垂直的藻類圓柱體。

資料來源：耶魯大學耶魯大學公共事務與交流辦公室

根據蛤蜊的幾何形狀，斯威尼和她的同事建立了一個模型來計算量子效率–將光子轉化為電子的能力。研究人員也根據熱帶地區典型的一天日出、正午日照強度和日落情況，將日照波動因素納入考量。量子效率為42%。

但是，研究人員又發現了一個新特徵：巨蛤會根據陽光的變化來伸展自己的身體。這種伸展使它們身上的單細胞藻類柱體變得更短更寬。有了這些新訊息，蛤蜊模型的量子效率躍升至67%，相較之下，熱帶環境中綠葉系統的量子效率僅為14%。

根據這項研究，一個耐人尋味的比較對象就是北方雲杉林。研究人員說，北方雲杉林周圍環繞著起伏不定的雲霧層，與巨蛤有著相似的幾何形狀和光散射機制，但規模要大得多。它們的量子效率也幾乎相同。

斯威尼說：”從中得到的一個收穫是，考慮生物多樣性是多麼重要。我和我的同事們將繼續集思廣益，探討地球上還有哪些地方可能會出現如此高的太陽能效率。同樣重要的是，我們要認識到，只有在生物多樣性得以維持的地方，我們才能研究生物多樣性。

她補充說：”我們欠帛琉人一個大人情，他們對自己的蛤蜊和珊瑚礁賦予了重要的文化價值，並努力保持它們的原始健康狀態。”

這些例子可以為更有效率的永續能源技術提供靈感和啟示。可以設想新一代的太陽能板，它可以生長藻類，或是用彈性材料製成的廉價塑膠太陽能板。

編譯自/ ScitechDaily