摘要：科学家创建了基于染料的分子，它们会自组成为环形结构，从而模仿了自然界的轻度收获系统。这些堆叠的环使电子和能量自由循环，表明一种称为环形结合的现象。这项工作可以激发用于太阳能，光电和下一代电子设备的新材料。...

植物掌握了收获阳光数十亿年前的艺术，使用了叶子中的优雅颜料。现在，大阪大都会大学的研究人员朝着模仿人造的分子迈出了重要的一步，这些分子可以自由地分成堆积的环，在这些环中，电荷和能量可以自由地循环 - 就像光合作用中一样。他们的设计为新的捕获，能量传输和下一代电子产品铺平了道路。

在光合生物体中，色素分子形成环形触角以有效吸收光。该系统的一个关键特征是环形结合，这种现象在环形周围连续流动。模仿这个巧妙的技巧，例如，在太阳能电池（将阳光直接转换为电能的设备中）有望大大提高性能，但成功的途径是一段漫长的旅程。

大阪大都会大学科学研究生院兼本研究的首席作者萨卡马基（Daisuke Sakamaki）说：“人造版本的共轭限于单分子。”

采用一种“更多，更宽敞”的方法，该团队的目的是设计结构，其中将多个分子组装成一个环，如自然界所见。

研究人员使用染料和太阳能电池中常见的芳香氨酸 - 芳香族化合物 - 设计平坦的染料样分子，具有八个直立的柱状延伸剂，容易传递电子。这些分子会成对自然地自组装，它们的支柱像齿轮一样互锁，形成一个16个堆叠层的紧密堆积环。这种圆形结构使平坦的表面足够近，足以使电子和能量自由移动，以呼应自然的轻度收获复合物的设计。

X射线晶体学证实了环的形成，而光谱和理论研究表明，能量和电荷可以通过带电和激发态的结构循环。

Sakamaki说：“这是分子间环轭的第一个明确的证据。” “这不仅证实了电荷和能量在这样的集会中可以传播，而且还重塑了我们如何看待使用邻苯二 - 具有一个多世纪历史的材料。”

该团队的技术表明，可以使用相对简单的分子构建块和自组装原理对复杂的自然能系统进行设计。这可能会导致对与光合作用类似的机制和先进能源产生的发展有了更好的了解。

Sakamaki说：“我们的计划是将这种方法扩展到不同类型的分子，旨在为未来的能源和光电应用设计更广泛的共轭系统。”

该研究发表在Angewandte Chemie国际版。