광계 I (PSI) 반응 중심 단백질

Kim et al., Nanotechnology (2014)에서 조사된 바와 같이, 반도체 바이오하이브리드 소자에서 능동적 광수확 / 전하 분리 구성 요소로 사용되는 PSI 삼합체/단합체 반응 중심 단백질 (P₇₀₀ 특수 쌍). 소자에 통합된 기능성 물질 → 재료.

• 막 내재성 RC 단백질 (~10–20 서브유닛); 등전점 4.9–5.0; 쌍극자 모멘트 6112 D (see Kim et al., Nanotechnology (2014), §3.1, citing Felder et al.).
• 전하 분리 양자 효율 ≈ 1 (ibid., §2.3, citing Vos et al.).
• 보조인자 사슬 P₇₀₀ → A₀ → A₁ → FX → FA → FB는 ≈ 7 nm에 걸쳐 있으며, 전자는 10 ms 재결합에 비해 < 1 ms 내에 FB에 도달.
• 호열성 T. elongatus 변종은 55 °C에서 85일 동안 안정적으로 H₂를 발생시킴 (ibid., §2.3, citing Iwuchukwu et al.).

semiconductor-photosynthetic-electron-transfer의 기질; 단일에 가까운 전하 분리 양자 효율이 핵심 특성임.

출처 주의사항. 단일에 가까운 QE (Vos et al. 1991)는 시험관 내 분리 단백질에 적용되는 값으로, 표면 고정화 소자에서도 동일하게 유지되는지는 본 리뷰에서 독립적으로 검증되지 않았음.

paper_048 (2015) — 하이브리드 Z-scheme 적용

시금치로부터 수크로스 구배 초원심분리로 분리한 LHCI-PSI 복합체를 기질 측 스트로마 면에 백금 처리 ([PtCl₆]²⁻ + hv + 4e⁻ → Pt)하여 platinized-photosystem-I를 형성 (Asc/Dc 존재 하에 H₂ 0.08 µmol h⁻¹ mg Chl⁻¹; 20 h 동안 총 ~1 µmol H₂ mg Chl⁻¹; Table 1, see Kim et al., Adv. Funct. Mater. (2015)). 루멘 측의 Lys 잔기는 금속 매개 전자 전달을 위한 EDC 커플링 부위이며; metal-decorated-BiVO₄와의 공유 결합 연결을 통해 hybrid-Z-scheme-charge-relay를 통한 PSI-BiVO₄-Z-scheme-device에서 단백질당 활성이 0.42 ± 0.20 µmol h⁻¹ mg Chl⁻¹ (Au; Fig. 6a)으로 향상됨.