一项突破性的研究发现，分子光开关可以改善太阳能存储。利用量子计算，研究人员分析了一个大型数据库，以找到最适合这项技术的分子，这标志着在无排放太阳能利用方面迈出了重要一步。来源:SciTechDaily.com

　　既能转换能量又能储存能量的分子光开关可以用来提高太阳能收集的效率。一组研究人员使用量子计算方法找到了一种特别有效的分子结构。正如该团队在《安吉万特化学》杂志上所描述的那样，他们的程序是基于超过40万个分子的数据集，他们筛选了这些分子，以找到太阳能储能材料的最佳分子结构。

　　MOST项目:一种新的太阳能途径

　　目前，太阳能要么直接用于发电，要么通过储存在热储中的能量间接用于发电。第三种方法可能是首先将太阳能储存在光敏材料中，然后在需要时释放出来。欧盟支持的项目MOST(“分子太阳能热能储存”)正在探索像光开关这样的分子，它可以在室温下吸收和储存太阳能，从而使完全无排放的太阳能利用成为现实。

　　丹麦哥本哈根大学的Kurt V. Mikkelsen和西班牙巴塞罗那加泰罗尼亚技术大学的Kasper Moth-Poulsen的研究小组仔细研究了最适合这项任务的光开关。他们研究了一种叫做双环二烯的分子，这种分子在光照下会转换成高能量状态。这种双环二烯系统最突出的例子是降冰片二烯四环，但存在大量类似的候选物质。研究人员解释说:“由此产生的化学空间由大约46.6万个双环二烯组成，我们已经筛选了它们在MOST技术中的潜在适用性。”

　　创新的筛选方法和有希望的发现

　　筛选这种规模的数据库通常是通过机器学习完成的，但这需要基于现实世界实验的大量训练数据，而团队没有。使用先前开发的算法和新的评估分数“eta”，对数据库分子的筛选和评估产生了一个明确的结果:所有六个得分最高的分子在结构的关键点上与原始的降冰片二烯四环系统不同。研究人员得出结论，这种结构变化，即双环部分两个碳环之间的分子桥的扩大，使新分子比原来的降冰片二烯储存更多的能量。

　　研究人员的工作证明了优化太阳能储能分子的潜力。然而，新分子必须首先在实际条件下合成和测试。作者警告说:“即使系统可以合成制备，也不能保证它们在相关溶剂中可溶，也不能保证它们实际上会以高产量或根本不会光开关，就像我们在eta中假设的那样。”

　　影响及未来潜力

　　尽管如此，该团队已经为机器学习算法开发了一套新的大型训练数据集，从而缩短了化学家在未来处理此类系统之前的艰苦研究步骤。作者设想，这个更大的双环二烯储库将在各种应用的光开关研究中发挥作用，这可能使分子更容易适应特定的要求。

　　参考文献:“寻找双环双烯的化学空间用于分子太阳能热能储存候选者”，作者:Andreas Erbs Hillers-Bendtsen, Jacob Lynge Elholm, Oscar Berlin Obel, Helen H?lzel, Kasper Moth-Poulsen和Kurt V. Mikkelsen, 2023年7月25日，Angewandte化学国际版。DOI: 10.1002 / anie.202309543

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