TY - JOUR A1 - Stieger, Kai Ralf A1 - Feifel, Sven Christian A1 - Lokstein, Heiko A1 - Hejazi, Mahdi A1 - Zouni, Athina A1 - Lisdat, Fred T1 - Biohybride Architekturen für eine effiziente Umwandlung von Licht in elektrische Energie durch Integration von Photosystem I in skalierbare mesoporöse 3D Elektroden TI - Wissenschaftliche Beiträge 2018 N2 - Die Kombination von fortschrittlichen Materialien und kontrolliertem Oberflächendesign mit komplexen Proteinen aus der natürlichen Photosynthese ist derzeit eines der Hauptthemen bei der Entwicklung von Biohybridsystemen und Biophotovoltaik. In dieser Studie werden transparente makroporöse Indium-Zinn-Oxid-(μITO-) Elektroden mit dem trimeren Superkomplex Photosystem I (PSI) aus dem Cyanobakterium Thermosynechococcus elongatus sowie dem kleinen Redoxprotein Cytochrom c (Cyt c) kombiniert, um neuartige und effiziente biohybride Photokathoden herzustellen. Mit diesen bis zu 40 μm hohen 3D-Strukturen können beide Proteine in einer annähernden Monolage abgeschieden werden und die elektrische Kommunikation mit der Elektrode kann erzielt werden. Der generierte Photostrom folgt dabei linear der kontrollierbaren Schichtdicke der μITO-Elektrode, wobei Stromdichten von bis zu 150 μA cm –2 erhalten werden. Eine effiziente elektrische Kopplung der Proteine kann durch die hohe interne Quanteneffizienz von 30 % gezeigt werden. N2 - The combination of advanced materials and a controlled surface design with complex proteins from natural photosynthesis is currently one of the major topics in the development of biohybrid systems and biophotovoltaic devices. In this study, transparent macroporous indium tin oxide (μITO) electrodes are combined with the trimeric supercomplex, Photosystem I (PSI) from the cyanobacterium Thermosynechococcus elongatus, and the small redox protein cytochrome c (cyt c) to create novel and efficient biohybrid photocathodes. With these 3D structures up to 40 μm in size, both proteins can be deposited in a monolayer fashion and electrical communication with the electrode can be established. The generated photocurrent linearly follows the controllable layer thickness of the μITO electrode up to 40 μm, whereby current densities of up to 150 μA cm –2 are obtained. An efficient electrical coupling of the proteins can be demonstrated by the high internal quantum efficiency of 30 %. Y1 - 2018 UR - https://opus4.kobv.de/opus4-th-wildau/frontdoor/index/index/docId/1022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:526-opus4-10220 SN - 0949-8214 VL - 22 SP - 17 EP - 24 ER -