 Утонченный природой в течение миллиарда лет, фотосинтез дал жизнь планете, обеспечивая среду, подходящую от самых маленьких и примитивных организмов до нашего собственного вида.
В то время как ученые изучают и имитируют природный феномен в лаборатории в течение многих лет, понимание того, как повторить этот химический процесс, в значительной степени оставалось загадкой - до сих пор.
Недавние эксперименты Аргоннской национальной лаборатории предоставили исследователям большее понимание того, как управлять фотосинтезом, поставив человечество на один шаг ближе к собиранию «солнечного топлива», экологически чистого источника энергии, который мог бы в один прекрасный день помочь заменить уголь и природный газ.
Хранение солнечной энергии в химических связях, подобных тем, что водороде может обеспечить надежный и возобновляемый источник энергии. Сжигание водорода в качестве топлива не создает загрязняющих веществ, что делает его гораздо менее вредным для окружающей среды, чем обычные источники ископаемого топлива.
Исследователи берут солнечный свет и используют воду, чтобы сделать топливо. В отличие от энергии, получаемой от солнечных батарей, которая должна использоваться быстро, водород, являющийся солнечным топливом, может быть сохранен.
Основной вывод последних исследований Аргонна заключается в том, что ученые были в состоянии реально смотреть на процессы электронов, идущие от светопоглощающих молекул к катализатору, который производит солнечное топливо. Эта часть знаний поможет им разработать более эффективно работающую систему, чем ту, которую они могут создать сейчас. Спустя несколько лет эта система может позволить им заменить нефть и газ.
Исследователи прикреплен белок шпината как к поглощающей свет молекулы (так называемом фотосенсибилизаторе), так и к производящему водород катализатору. Белок помогает стабилизировать как катализатор, так и фотосенсибилизатор, позволяя ученым в первый раз наблюдать прямой поток электронов между ними.
Исследователи использовали метод переходной оптической спектроскопии для обнаружения очень быстрых изменений в поглощении света молекулы при освещении лазерным импульсом, чтобы наблюдать за изменениями в цвете состава по мере того, как он подвергался химической реакции. Они также используют электронный парамагнитный резонанс - другую форму спектроскопии, для изучения того, где электроны движутся внутри молекулы.
Ученые Аргоннской национальной лаборатории изучали фотосинтез с 1960 года, но этот определенный эксперимент продолжался в течение года. Через несколько лет, возможно, ученые станут использовать эти методы, чтобы генерировать хранимую солнечную энергию для питания автомобилей или домашних хозяйств, но, чтобы это могло стать возможным, исследователи должны узнать способы, чтобы сделать процесс более эффективным.
|
