Piante verdi, le alghe e alcuni batteri utilizzano la luce solare per convertire l'energia. I pigmenti della clorofilla assorbono le radiazioni elettromagnetiche, che induce reazioni chimiche negli elettroni. Queste reazioni avvengono nel nucleo di strutture proteiche complesse, indicati dagli esperti come fotosistemi I e II. I processi che avvengono in questi fotosistemi sono indotti da catalizzatori in un certo ordine. Nel primo passo, l'ossigeno viene rilasciato dall'acqua. Una successiva reazione predispone la produzione di carboidrati per i quali non è necessaria alcuna ulteriore fonte di energia.

I centri di reazione dei fotosistemi sono circondati da pigmenti fotoassorbenti raggruppati in complessi consolidati. Queste antenne aumentano l'area disponibile affinché i raggi luminosi colpiscano ed estendono lo spettro delle lunghezze d'onda utilizzabili, entrambi i presupposti per un bilancio energetico favorevole. Ogni nocciolo del reattore è circondato da circa 30 antenne. Gli esperimenti condotti dagli scienziati sono ancora lontani dal replicare questa complessità naturale. Generalmente, un rapporto di 1:1 è il massimo che si può ottenere:una molecola che assorbe la luce in combinazione con un catalizzatore per l'ossidazione dell'acqua. Un gruppo di ricercatori guidati dal Prof. Dr. Dirk Guldi e dal suo ex dipendente Dr. Konstantin Dirian sperano di rivoluzionare la tecnologia solare sintetizzando moduli basati sulla correlazione tra struttura e funzione nel fotosistema II, e gli ultimi risultati sono stati pubblicati in Chimica della natura .

Nei sistemi di nuova concezione, cristalli che assorbono la luce, come quelli già utilizzati nei LED, transistor e celle solari, sono stratificati in una rete di favi esagonali attorno a un catalizzatore ossidante l'acqua con quattro atomi di metallo rutenio al centro. Quando mostrato in modo semplificato, questi compatti, unità stabili, che sono costituiti da due componenti con un asse longitudinale comune, ricordano le batterie cilindriche. Nel processo chimico autoassemblante, tali "centrali elettriche in miniatura" creano lamelle bidimensionali. Come strati in un gateau, formano un blocco comune che raccoglie l'energia ricavata dai raggi del sole.

Questa non è una riproduzione del tutto accurata della disposizione ideale trovata nel fotosistema naturale, ma il principio è lo stesso. Cinque macromolecole a forma di nido d'ape con la capacità di catturare la luce creano una guaina attorno a ciascun nocciolo del reattore, ed è stato dimostrato che queste piccole centrali elettriche sono efficienti e hanno successo nella raccolta dell'energia solare. Hanno un'efficienza di oltre il 40 percento, e le perdite sono minime. Lunghezze d'onda dalla porzione verde dello spettro dei colori, che le piante riflettono, può anche essere utilizzato. Questi risultati della ricerca alimentano la speranza che la tecnologia solare possa un giorno utilizzare l'energia del sole in modo efficiente come la natura.