曬傷啟發(fā)了一種儲能新思路

波士頓的太陽偶爾也露臉，但跟加州完全不是一回事。

化學(xué)教授Grace Han多年前第一次從波士頓南下加州時，就注意到了這種差別。才在戶外待了幾小時，皮膚就開始刺痛，泛起曬傷的前兆。去年她正式搬到加州大學(xué)圣巴巴拉分校工作，大檐帽、墨鏡、防曬霜成了日常標(biāo)配。身為化學(xué)教授，她早做足了功課。"我當(dāng)時正在讀DNA光化學(xué)方面的內(nèi)容——算是消遣吧，"她回憶道。

正是這次"消遣閱讀"讓她意識到，人類皮膚里那些被陽光損傷的DNA分子，或許能幫上她的忙。這些分子在被陽光照射后會改變形狀，扭曲成一種緊繃的變體結(jié)構(gòu)。

幾十年來，科學(xué)家一直在尋找能夠扭曲自身形狀、從而儲存能量的分子，并在需要時讓它們恢復(fù)原狀、釋放儲存的能量。有點像搭好捕鼠器再擇機觸發(fā)。這種技術(shù)被稱為分子太陽能熱儲能（Molecular Solar Thermal，簡稱MOST），是一種潛在的成本極低、零排放的供熱方式。這類MOST系統(tǒng)可以將能量儲存數(shù)月甚至數(shù)年。

此前研究人員在這項技術(shù)上取得的進展有限，但加州的陽光讓Han知道了下一步該嘗試什么。

關(guān)鍵在于，要讓儲能分子的形變過程平穩(wěn)、可重復(fù)地發(fā)生。幸運的是，數(shù)百萬年的進化已經(jīng)在我們皮膚里完美實現(xiàn)了這一過程——從某種意義上說，我們都是行走的化學(xué)實驗室。皮膚里的DNA分子進化出了在一種名為光裂合酶（photolyase）的酶的幫助下，修復(fù)被太陽扭曲的形狀的能力。

Han意識到，這類分子正是儲能系統(tǒng)的理想候選。"它們非常非常小，"她解釋道，"單位質(zhì)量能儲存大量能量。"

今年二月發(fā)表的一篇論文中，她和同事描述了迄今為止這類儲能系統(tǒng)中能量密度最有前景的一個方案。Han說，它的能量足以讓一個小玻璃瓶里的"微型水壺"迅速沸騰，蒸發(fā)掉少量水。負責(zé)這部分實驗的學(xué)生們興奮地跑來告訴她結(jié)果。"當(dāng)我真正看到視頻，看到整個溶液沸騰得那么快時，真的很驚人，"Han回憶道。

她特別強調(diào)，她在加州大學(xué)洛杉磯分校的合作者Kendall Houk及其團隊通過計算機分析預(yù)測該分子的性能表現(xiàn)，對這項工作至關(guān)重要。

另一位MOST研究者Kasper Moth-Poulsen在加州理工學(xué)院和西班牙巴塞羅那材料科學(xué)研究所領(lǐng)導(dǎo)研究團隊，他也認為Han團隊的成果令人印象深刻。"這是該領(lǐng)域能量密度的最高紀(jì)錄之一，"他說。不過他也指出，該系統(tǒng)目前只能在溶液中工作，而溶液本身會吸收部分釋放的能量——這是實際應(yīng)用前需要解決的問題。

Han本人對商業(yè)化持謹(jǐn)慎態(tài)度。"我們還處于非常早期的階段，"她說。她的團隊正在探索如何讓這種分子在固態(tài)下工作，同時保持其儲能能力。如果成功，或許未來某天，你屋頂上的儲能材料會在白天吸收陽光，在冬天釋放熱量——而這一切的靈感，最初來自一次曬傷。