Planowane badania będą wykorzystywały metody stosowane w dwóch dziedzinach :

- • pierwsze będą prowadzone badania biofizyczne nad charakterystyką i modyfikacją struktury • pierwsze będą prowadzone badania biofizyczne nad charakterystyką i modyfikacją struktury makromolekularnego fotoelektoaktywnego kompleksu fotosystemu I z C. merolae z zastosowaniem metod biochemicznych, spektroskopowych , inżynierii genetycznej i chemicznej modyfikacji kompleksów białkowych ( pod kierunkiem dr hab. Joanny Kargul, prof. UW).
- • drugie będą prowadzone badania z zakresu nanoinżynierii materiałowej , z zastosowaniem • drugie będą prowadzone badania z zakresu nanoinżynierii materiałowej , z zastosowaniem metod mikroskopii sił atomowych, spektroelektrochemii i inżynierii nanostruktur (foto)elektroaktywnych biologicznych komponentów biofotoelektrody grafenowej (pod kierunkiem prof. dr hab. Renaty Bilewicz).

Wtymwysoko interdyscyplinarnym projekcie połączone zostaną ekspertyzy wnanoinżynierii, biochemii, biologii molekularnej i spektroskopii fotosystemów (Joanna Kargul, CeNT UW) oraz spektro elektrochemicznej charakterystyce modułów elek trody oraz transferu elektronów w warstwach kontaktowych modułów biofotoelektrody. Grafen i jego pochodne jest doskonałym akceptorem energii w rożnych nanostrukturalych konfiguracjach. Jego dwuwymiarowość oraz możliwość wprowadzania niemal nieograniczonej ilości grup funkcyjnych zostanie wykorzystana w projekcie do ukierunkowanego unieruchomienia fotoaktywnego naturalnego kompleksu PSI wcelu wytworzenia fotoprądów katodowych lub anodowych.

Biofotoaktywnym komponentem elektrody będzie kompleks PSI z ekstremofilnego jednokomórkowego krasnorostu Cyanidioschyzon merolae . Kompleks ten charakteryzuje wysoka stabilność i aktywność fotochemiczna w szerokim zakresie natężeń światła i temperatur. Kompleks ten zostanie zrekonstytuowany z jedną z podjednostek z dołączoną metką His , co umożliwi jego ukierunkowane 6 unieruchomienie na elektrodzie grafenowej i zwiększenie stopnia upakowania elektrody biofotoaktywnym materiałem. Zastosowany zostanie również cy tochrom c w celu ukierunkowanego unieruchomienia tego kompleksu na powierzchni elektrody grafenowej. Przewiduje się, że tak ie strategie zapewni ą jednorodną fotoaktywację elektrody grafenowej i optymalny transfer elektronowy w obrębie elektrody. Metodologia zastosowana wwysoko interdyscyplinarnym projekcie obejmuje:

- • PSI medodą chromatografii wymiany jonowej (Kargul) • PSI medodą chromatografii wymiany jonowej (Kargul)
- • charakterystyka oczyszczonego PSI poprzez chromatografię sita molekularnego, • charakterystyka oczyszczonego PSI poprzez chromatografię sita molekularnego, spektroskopię absorpcyjną i fluorescencyjną, SDS -PAGE i Western blotting (Kargul)
- • genetyczna i chemiczn e funkcjonalizacje PSI i elektrody grafenowej (Kargul) • genetyczna i chemiczn e funkcjonalizacje PSI i elektrody grafenowej (Kargul)
- • elektrochemiczne analizy transferu elektronowego w obrębie modułów biofotoelektrod • elektrochemiczne analizy transferu elektronowego w obrębie modułów biofotoelektrod (Bilewicz)
- • sił atomowych wytworzonych w projekcie nanostruktur (Bilewicz) • sił atomowych wytworzonych w projekcie nanostruktur (Bilewicz)

Wysoko innowacyjny charakter projektu polega na połączeniu fundamentalnych badań interakcji pomiędzy biologicznymi i syntetycznymi nanostrukturami oraz nanoinżynierii komponentów biofotoelektrody grafenowej w celu zwiększenia jej wydajności konwersji energii słonecznej oraz