曬傷啟發了一種儲能新思路

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圣巴巴拉分校工作，大檐帽、墨鏡、防曬霜成了日常標配。身為化學教授，她早做足了功課。"我當時正在讀DNA光化學方面的內容——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構。

幾十年來，科學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原狀、釋放儲存的能量。有點像搭好捕鼠器再擇機觸發。這種技術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系統可以將能量儲存數月甚至數年。

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

關鍵在于，要讓儲能分子的形變過程平穩、可重復地發生。幸運的是，數百萬年的進化已經在我們皮膚里完美實現了這一過程——從某種意義上說，我們都是行走的化學實驗室。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的理想候選。"它們非常非常小，"她解釋道，"單位質量能儲存大量能量。"

今年二月發表的一篇論文中，她和同事描述了迄今為止這類儲能系統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，蒸發掉少量水。負責這部分實驗的學生們興奮地跑來告訴她結果。"當我真正看到視頻，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，她在加州大學洛杉磯分校的合作者Kendall Houk及其團隊通過計算機分析預測該分子的性能表現，對這項工作至關重要。

另一位MOST研究者Kasper Moth-Poulsen在加州理工學院和西班牙巴塞羅那材料科學研究所領導研究團隊，他也認為Han團隊的成果令人印象深刻。"這是該領域能量密度的最高紀錄之一，"他說。不過他也指出，該系統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——這是實際應用前需要解決的問題。

Han本人對商業化持謹慎態度。"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。