太阳能电池板在阳光充足的情况下工作良好，但很多地区每天阳光都很少，所提供的能量不足以满足相关需求。据外媒报道，美国塔夫茨大学（Tufts）的研究人员发现，一种特殊类型的宝石兰花（jewel orchid）在弱光条件下生长旺盛，可能成为解决这个问题的关键所在。
（图片来源：塔夫茨大学）
工程学院教员Giulia Guidetti和Fiorenzo Omenetto表示，电光宝石兰（Macodes petola jewel orchid）的叶子由圆顶状细胞组成，能够吸收比普通植物“外皮”细胞多三倍的光，并与邻近细胞共享光，本质上相当于光网络。该网络过程可以充分利用光线，以便植物将阳光转化为化学能，这对植物的功能十分重要。
塔夫茨大学Frank C. Doble工程学教授兼Silklab主任Omenetto表示，研究人员使用基于丝蛋白的生物材料复制了这些细胞模式，以模仿兰花的集光和光学网络能力，并提出由这种材料制成的太阳能电池板“将超越目前的柔性太阳能电池”。
现在，研究人员已获得W.M. Keck基金会120万美元的资助，用于进一步研究植物光收集系统，以及应用这些系统的光网络来提高太阳能效率的可能性。
有趣的模式
Guidetti偶然发现了这种植物的特殊属性。她表示：“我把它们放在显微镜下，发现它们的叶子表面并不像普通叶子那样平坦，而是有微小的图案。”
植物吸收阳光并将其转化为葡萄糖（一种维持地球上所有生命的能量形式）。负责吸收阳光的是植物的表皮细胞。植物学报告已指出，在一些宝石兰花中，这些细胞呈圆锥形，可能提高聚光效率，以最大限度地转化为能量。这对于在自然界弱光条件下生存的植物来说是必需的。
Silklab副主任Guidetti表示，研究人员仔细观察电光宝石兰花，发现其表面细胞不像许多植物那样是平坦的或圆锥状的，而是更像圆顶。“它的工作原理是，光线来自顶部，而不是仅仅聚焦在叶子（叶绿体所在位置）的内部。基本上来说，圆顶的存在使光线能够扩散到叶子的整个表面，并允许非直接照射细胞进行光合作用，从而提高整体光转换效率。”
模仿自然模式
研究人员绘制出表面细胞的类型、连接和变化性，然后决定进行复制。他们在叶子表面涂上一层薄薄的硅聚合物，形成叶子表面的复制阴模，然后在上面倒上透明的丝蛋白混合物，从而创造出叶子上细胞图案微观形状的精确复制品。
蚕丝由蚕生产，然后加工成水基溶液。研究人员用它们来制造广泛的产品，如可吸收电子产品和生物相容性传感器。Omenetto表示，每年蚕场可生产约50万吨蚕丝，可以实现大规模商业化。
研究人员表示，基于蚕丝的叶片版本“忠实地再现”了植物细胞的圆形和六边形排列，以及“在可见光照射下相邻细胞之间的交叉通信，类似于在植物叶片中观察到的情况”。
研究人员在用于复制植物叶子的丝质材料中添加了一种染料，使它们能够跟踪光线在细胞间的移动。这种生物材料还模仿了叶子的曲线和和松软度，可以更多地获取光线，并将光线分布到整个叶子上。
Guidetti和Omenetto表示：“这种基于植物的活光网络可以作为功能材料设计的灵感来源，这些材料具有柔软的、保形的和可持续的形式，可以有效地收集、操纵和处理光，如同通过复制叶子的活性结构初步证明的那样。”
Omenetto补充道，这是“生命系统中光学网络的第一次演示。据我们所知，之前还没有类似报道，即可以通过细胞透镜的有序组合来管理光的系统。”
目前，研究人员正在筛选宝石兰家族的其他植物，将这些植物细胞的形状与存在于中光和强光条件下的植物细胞进行比较，并制造叶子结构的复制品，以寻找可能更有效地吸收光线的植物。他们还计划进行实验，以观察改变宝石兰花所承受的光照条件，是否会改变光共享网络的工作方式。
