Groene planten, algen en sommige bacteriën gebruiken zonlicht om energie om te zetten. De pigmenten in chlorofyl absorberen elektromagnetische straling, die chemische reacties in elektronen induceert. Deze reacties vinden plaats in de kern van complexe eiwitstructuren, door deskundigen aangeduid als fotosystemen I en II. De processen die in deze fotosystemen plaatsvinden, worden in een bepaalde volgorde geïnduceerd door katalysatoren. In de eerste stap, zuurstof komt vrij uit water. Een daaropvolgende reactie bereidt de productie van koolhydraten voor waarvoor geen verdere energiebron nodig is.

De reactiecentra van de fotosystemen zijn omgeven door lichtabsorberende pigmenten die zijn gegroepeerd in geconsolideerde complexen. Deze antennes vergroten het beschikbare gebied voor lichtstralen om het spectrum van bruikbare golflengten uit te breiden, beide voorwaarden voor een gunstige energiebalans. Elke reactorkern is omgeven door ongeveer 30 antennes. Experimenten uitgevoerd door wetenschappers zijn nog verre van het repliceren van deze natuurlijke complexiteit. In het algemeen, een verhouding van 1:1 is het best te bereiken:één lichtabsorberend molecuul in combinatie met één katalysator voor het oxideren van water. Een groep onderzoekers onder leiding van Prof. Dr. Dirk Guldi en zijn voormalige werknemer Dr. Konstantin Dirian hopen een revolutie teweeg te brengen in de zonnetechnologie door modules te synthetiseren op basis van de correlatie tussen structuur en functie in fotosysteem II, en de laatste resultaten zijn gepubliceerd in Natuurchemie .

In de nieuw ontwikkelde systemen lichtabsorberende kristallen, zoals die al worden gebruikt in LED's, transistoren en zonnecellen, zijn gelaagd in een netwerk van hexagonale honingraten rond een wateroxiderende katalysator met vier rutheniummetaalatomen in het midden. Wanneer weergegeven op een vereenvoudigde manier, deze compacte, stabiele eenheden, die zijn samengesteld uit twee componenten met een gemeenschappelijke lange as, doen denken aan cilindrische batterijen. In het zelfassemblerende chemische proces, zulke 'miniatuurcentrales' creëren tweedimensionale lamellen. Als lagen in een taart, ze vormen een gemeenschappelijk blok dat de energie verzamelt die is gewonnen uit de zonnestralen.

Dit is geen volledig nauwkeurige weergave van de ideale opstelling in het natuurlijke fotosysteem, maar het principe is hetzelfde. Vijf macromoleculen in de vorm van een honingraat met het vermogen om licht op te vangen, creëren een omhulsel rond elke reactorkern, en het is aangetoond dat deze kleine krachtcentrales efficiënt en succesvol zijn in het oogsten van zonne-energie. Ze hebben een efficiëntie van meer dan 40 procent, en verliezen zijn minimaal. Golflengten uit het groene gedeelte van het kleurenspectrum, welke planten reflecteren, kan ook worden gebruikt. Deze onderzoeksresultaten koesteren de hoop dat zonnetechnologie ooit net zo efficiënt gebruik kan maken van de energie van de zon als de natuur.