journal article·2025-06

Designing Biomimetic Leaves for Solar Spectrum Similarity and Even Multifunction

Peiyao Yang, Tong Zhang, Yuchao Wang, Houzheng Ou, Haitao Zheng, Jing Zhang, Meng Wang, Danni Deng, Yingbi Chen, Xiangcui Liu, Zhiming Liu, Xiang Xiong, Yongpeng Lei

Advanced Functional Materials· Volume 35· Issue 26
Publisher page

Abstract

Abstract Simulating the characteristics and achieving specific functions of biological systems are stirring but challenging. Developing biomimetic leaves (BLs) with functions such as photosynthesis, transpiration, and solar spectrum similarity receives great attention. With increasingly developed hyperspectral imaging techniques, though BLs for solar spectrum similarity have made significant strides, they are still grappling with low similarity and single function. In this review, first, the tissue and optical path of natural leaves are analyzed. Then, the spectral characteristics of the up‐to‐date pigments for single functional and multifunctional BLs are summarized. The importance of multifunctional BLs is highlighted. Notably, organic–inorganic hybrid pigments with vibrant colors and multifunction, show boundless promise. At last, insights into perspectives and challenges on BLs for solar spectrum similarity are provided. This review contributes profound insights into the biomimetic materials toward natural plants.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: TiO2 Photocatalysis and Solar Cells · Advanced Photocatalysis Techniques · Pigment Synthesis and Properties

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

State Key Laboratory of Powder Metallurgy Central South University Changsha 410083 China

Research Institute of Chemical Defense Beijing 102205 China

References (100+)

Show source-provided references
1. 10.1038/nature0872910.1038/nature08729 ↗
2. 10.1126/science.adj801310.1126/science.adj8013 ↗
3. 10.1038/nmat389010.1038/nmat3890 ↗
4. 10.1002/adma.20241140410.1002/adma.202411404 ↗
5. 10.1002/adfm.20230876210.1002/adfm.202308762 ↗
6. 10.1016/j.jece.2019.10310010.1016/j.jece.2019.103100 ↗
7. 10.1038/432036a10.1038/432036a ↗
8. 10.1021/jacs.2c1114610.1021/jacs.2c11146 ↗
9. 10.1016/j.pmatsci.2023.10118110.1016/j.pmatsci.2023.101181 ↗
10. Y. L.Chen W. X.Yang K. X.Wei B.Qin Energy2024 293 130646.10.1016/j.energy.2024.130646 ↗
11. 10.1177/095440621772656510.1177/0954406217726565 ↗
12. 10.1016/S1672-6529(14)60023-810.1016/S1672-6529(14)60023-8 ↗
13. 10.1021/acs.accounts.9b0038010.1021/acs.accounts.9b00380 ↗
14. 10.1038/natrevmats.2015.1010.1038/natrevmats.2015.10 ↗
15. 10.1038/nmat477110.1038/nmat4771 ↗
16. 10.3389/fbioe.2013.0000310.3389/fbioe.2013.00003 ↗
17. 10.1002/adma.20040007410.1002/adma.200400074 ↗
18. 10.1038/nature0722610.1038/nature07226 ↗
19. 10.1007/s11431-008-0101-110.1007/s11431-008-0101-1 ↗
20. 10.1002/adma.20090203910.1002/adma.200902039 ↗
21. 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.06.05110.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.06.051 ↗
22. 10.1016/j.carbpol.2022.11993210.1016/j.carbpol.2022.119932 ↗
23. 10.1002/adma.20230297310.1002/adma.202302973 ↗
24. 10.1002/smll.20230396610.1002/smll.202303966 ↗
25. 10.1002/adma.20240600710.1002/adma.202406007 ↗
26. 10.3390/horticulturae1006064610.3390/horticulturae10060646 ↗
27. 10.1021/jacs.1c1044410.1021/jacs.1c10444 ↗
28. 10.1016/j.cej.2021.13345810.1016/j.cej.2021.133458 ↗
29. 10.3390/app1411440410.3390/app14114404 ↗
30. Wang X. Y. · IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing · 2022 · 60
31. 10.1109/JAS.2023.12368110.1109/JAS.2023.123681 ↗
32. Xu F. L. · IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing · 2023 · 61
33. 10.1016/j.solmat.2016.12.03610.1016/j.solmat.2016.12.036 ↗
34. 10.1007/s40820-024-01395-410.1007/s40820-024-01395-4 ↗
35. 10.1038/s41477-019-0421-010.1038/s41477-019-0421-0 ↗
36. A. R.Hu M.Li L. P.Zhang C. X.Wang S. H.Fu RSC Adv.2019 9 41438.10.1039/C9RA08312J ↗
37. 10.1016/j.infrared.2022.10447710.1016/j.infrared.2022.104477 ↗
38. 10.1104/pp.47.5.65610.1104/pp.47.5.656 ↗
39. 10.3390/agronomy1004047910.3390/agronomy10040479 ↗
40. 10.1016/j.dyepig.2020.10887910.1016/j.dyepig.2020.108879 ↗
41. 10.1016/j.conbuildmat.2024.13493510.1016/j.conbuildmat.2024.134935 ↗
42. 10.1002/adma.20150544010.1002/adma.201505440 ↗
43. 10.1016/j.porgcoat.2022.10707210.1016/j.porgcoat.2022.107072 ↗
44. 10.1088/2053-1591/ac04e710.1088/2053-1591/ac04e7 ↗
45. 10.1016/j.jiec.2024.04.03010.1016/j.jiec.2024.04.030 ↗
46. 10.1080/08958378.2016.120069810.1080/08958378.2016.1200698 ↗
47. 10.1016/j.solmat.2019.01.03710.1016/j.solmat.2019.01.037 ↗
48. 10.1002/jrs.451810.1002/jrs.4518 ↗
49. 10.1016/j.carbpol.2018.08.02310.1016/j.carbpol.2018.08.023 ↗
50. 10.1007/s42235-022-00156-610.1007/s42235-022-00156-6 ↗
51. 10.1002/adma.20231393910.1002/adma.202313939 ↗
52. 10.1016/j.ceramint.2015.06.10110.1016/j.ceramint.2015.06.101 ↗
53. 10.1007/s12598-023-02605-510.1007/s12598-023-02605-5 ↗
54. 10.1016/j.porgcoat.2021.10640310.1016/j.porgcoat.2021.106403 ↗
55. Guo L. · Infrared Technology · 2012 · 34 · 588
56. 10.1088/2053-1591/ac04e710.1088/2053-1591/ac04e7 ↗
57. 10.3390/ma1406140610.3390/ma14061406 ↗
58. 10.1016/j.infrared.2021.10401310.1016/j.infrared.2021.104013 ↗
59. 10.1016/j.mssp.2022.10729310.1016/j.mssp.2022.107293 ↗
60. 10.1016/j.infrared.2023.10455810.1016/j.infrared.2023.104558 ↗
61. 10.1002/adfm.20240042410.1002/adfm.202400424 ↗
62. 10.1002/anie.20230713310.1002/anie.202307133 ↗
63. 10.1016/j.cej.2022.13605710.1016/j.cej.2022.136057 ↗
64. 10.1016/j.apcatb.2024.12399410.1016/j.apcatb.2024.123994 ↗
65. 10.1016/j.dyepig.2017.03.02410.1016/j.dyepig.2017.03.024 ↗
66. 10.3788/AOS201737.023000410.3788/AOS201737.0230004 ↗
67. Yang L. · Infrared Technology · 2018 · 40 · 915
68. 10.1016/j.chemosphere.2021.13037010.1016/j.chemosphere.2021.130370 ↗
69. 10.1002/adfm.20240590810.1002/adfm.202405908 ↗
70. 10.1016/j.jmst.2021.08.08310.1016/j.jmst.2021.08.083 ↗
71. 10.1007/s40843-020-1566-610.1007/s40843-020-1566-6 ↗
72. 10.1016/j.porgcoat.2023.10807410.1016/j.porgcoat.2023.108074 ↗
73. 10.1016/S1672-6529(09)60216-X10.1016/S1672-6529(09)60216-X ↗
74. Y. J.Yang Z. M.Liu B. R.Hu W. J.Wu 2011 31 1668.
75. 10.1016/j.matchemphys.2012.07.05010.1016/j.matchemphys.2012.07.050 ↗
76. 10.55713/jmmm.v35i1.221610.55713/jmmm.v35i1.2216 ↗
77. 10.1016/j.xcrp.2024.10179810.1016/j.xcrp.2024.101798 ↗
78. 10.1016/j.jmst.2024.12.01710.1016/j.jmst.2024.12.017 ↗
79. 10.1002/adma.20190206910.1002/adma.201902069 ↗
80. Zhen C. · J. Am. Chem. Soc. · 2024 · 146
81. 10.1038/nature2201210.1038/nature22012 ↗
82. 10.1038/s41467-023-37577-810.1038/s41467-023-37577-8 ↗
83. 10.1016/j.molp.2022.08.00510.1016/j.molp.2022.08.005 ↗
84. 10.1002/adfm.20240079810.1002/adfm.202400798 ↗
85. 10.1002/adfm.20241206610.1002/adfm.202412066 ↗
86. 10.1002/adfm.20240623610.1002/adfm.202406236 ↗
87. 10.1038/s41467-022-30148-310.1038/s41467-022-30148-3 ↗
88. 10.3390/biomimetics907039010.3390/biomimetics9070390 ↗
89. 10.1016/j.ceramint.2021.07.21810.1016/j.ceramint.2021.07.218 ↗
90. 10.1016/j.solener.2022.03.01110.1016/j.solener.2022.03.011 ↗
91. 10.1108/PRT-07-2021-008310.1108/PRT-07-2021-0083 ↗
92. 10.1016/j.foodres.2021.11092410.1016/j.foodres.2021.110924 ↗
93. 10.3390/app1112556810.3390/app11125568 ↗
94. 10.1016/j.carbon.2024.11908410.1016/j.carbon.2024.119084 ↗
95. 10.1016/S1672-6529(14)60105-010.1016/S1672-6529(14)60105-0 ↗
96. 10.1126/science.aac766010.1126/science.aac7660 ↗
97. 10.1039/C8CC01129J10.1039/C8CC01129J ↗
98. 10.1016/j.infrared.2020.10332810.1016/j.infrared.2020.103328 ↗
99. 10.1109/MGRS.2021.306405110.1109/MGRS.2021.3064051 ↗
100. 10.1109/MGRS.2019.291256310.1109/MGRS.2019.2912563 ↗