ボストンでも太陽は時々輝く——でもこんな風には。
数年前、化学教授のグレース・ハンがボストンから南カリフォルニアを初めて訪れたとき、彼女は違いに気づいた。外に数時間いるだけで、肌が最初の刺激の兆候でチクチクすることに。
昨年、彼女はカリフォルニア大学サンタバーバラ校の職を得て移り住み、つば広の帽子、サングラス、そして大量の日焼け止めを定期的に使うようになった。化学教授として、彼女はすでに研究を済ませていた。
「暇つぶしにDNA光化学について読んでいたんです」と彼女は回想する。
そこで彼女は気づいた。日焼けで傷ついた人々の皮膚のDNA分子が役立つかもしれないと。それらの分子は太陽に照射されると形を変え、通常の形から歪んだバージョンに曲がる。
何十年もの間、科学者たちは形をねじってエネルギーを蓄え、その後元の形に戻るように促すことで蓄えたエネルギーを放出する分子を探し求めてきた。
まるでネズミ捕りを仕掛けて後で作動させるようなものだ。これは分子太陽熱（Most）エネルギー貯蔵として知られ、非常に安価で排出ゼロの熱供給方法となる可能性がある。これらのMostシステムは数ヶ月から数年にわたってエネルギーを貯蔵できる。
研究者たちはこれまでこの技術で限られた成功しか収めていなかったが、カリフォルニアの太陽のおかげで、ハンは次に何を試すべきかわかっていた。
エネルギー貯蔵分子の形を滑らかで再現可能な方法で変化させることが重要だ。
幸いなことに、何百万年もの進化が、私たちの皮膚でこのプロセスを完成させてきた——ある意味、私たちは皆、生きた化学実験室なのだ。私たちの皮膚のDNA分子は、フォトリアーゼと呼ばれる酵素の助けを借りて、太陽によって歪められた形を修復できるように進化してきた。
そして、そのような分子はエネルギー貯蔵システムの完璧な候補だとハンは気づいた。「それらは非常に、非常に小さく、質量あたり膨大なエネルギーを蓄えることができます」と彼女は説明する。
2月に発表された論文で、彼女と同僚たちは、これまでで最も有望なこの種のエネルギー貯蔵システムを報告した。少なくともエネルギー密度の点では。それはバイアルの中の「非常に小さなやかん」で少量の水を急速に沸騰させるのに十分なパワーがあったとハンは言う。
研究のその部分を担当した彼女の学生たちは、結果を報告するために彼女のところに駆け寄った。「実際にビデオを見て、溶液全体がどれほど速く沸騰しているかを見たとき、それは本当に驚くべきことでした」とハンは回想する。
彼女は、カリフォルニア大学ロサンゼルス校の協力者ケンドール・ホークと彼のチームによる、分子の性能を予測するコンピューター解析がこの研究に不可欠だったと強調する。
同じMost実験者のカスパー・モス＝ポールセン（スペインのバルセロナ工科大学などで研究チームを率いる）はこの研究には関与していないが、結果に感銘を受けた。
「私たちの最良のシステムは1メガジュール（キログラムあたり）でした。彼らは、たぶん1.6を達成した。これは本当に素晴らしい」と彼は言い、ハンと同僚たちが達成したエネルギー密度に言及する。
2月の論文で記録された1.65メガジュール/キログラムは、現在携帯電話や電気自動車に最も一般的なリチウムイオン電池のエネルギー密度を大幅に上回る。
ハンと同僚たちが考案したMostシステムにはいくつかの制限がある。一つには、システムの中核にある分子の形を変える光の波長が300ナノメートル——「非常に強い紫外線」の一種であることだ、とランカスター大学のジョン・グリフィンは言う。「それは太陽から私たちに届きますが、ごく少量だけです。」
さらに、歪んだ分子の形を元に戻してエネルギーを放出するために使われるトリガーは塩酸——使用後に中和しなければならない非常に腐食性の物質だった。「最も理想的な選択ではありません」とハンは認める。
彼女は、システムの応答性を改善できる可能性があると期待している。