Дослідники з Університету Базеля у Швейцарії створили унікальну молекулу, натхненну процесом фотосинтезу в рослинах. Як повідомляє ScienceDaily, це відкриття є ключовим кроком на шляху до штучного фотосинтезу та виробництва вуглецево-нейтрального палива.
У природі фотосинтез дозволяє рослинам перетворювати енергію сонячного світла на багаті енергією молекули цукру з вуглекислого газу. Тварини та люди споживають ці сполуки, виділяючи назад СО2 та замикаючи природний цикл. Науковці прагнуть відтворити цей механізм, щоб створювати так зване “сонячне паливо” – водень, метанол чи синтетичний бензин, які під час спалювання виділятимуть лише ту кількість вуглекислого газу, що була використана для їх виробництва. Таким чином, паливо буде вуглецево нейтральним.
Команда професора Олівера Венгера описала у журналі Nature Chemistry молекулу, яка здатна одночасно накопичувати два позитивні та два негативні заряди. Це ключова умова для того, щоб перетворювати світло на хімічну енергію, адже саме заряди запускають реакції -наприклад, розщеплення води на водень і кисень.
Структура молекули побудована із п’яти частин, розташованих послідовно. Два сегменти з одного боку віддають електрони та набувають позитивного заряду. Два інші на протилежному кінці приймають електрони й стають негативно зарядженими. Центральний компонент поглинає світло й ініціює процес перенесення електронів.
Щоб накопичити чотири заряди, дослідники застосували двоступеневий підхід. Перший спалах світла запускає формування одного позитивного та одного негативного заряду, які розходяться до протилежних кінців молекули. Другий спалах повторює реакцію, у результаті чого молекула вже містить чотири заряди.
Новий метод дозволяє працювати з набагато слабшим світлом, наближеним за інтенсивністю до природного сонячного випромінювання. Раніше подібні експерименти вимагали потужних лазерів, що робило їх далекими від практичного застосування. Крім того, заряди в молекулі залишаються стабільними достатньо довго, аби їх можна було використати для подальших хімічних реакцій.
Однак, нова молекула ще не створила функціонуючу систему штучного фотосинтезу. Але, як стверджують дослідники, вони вже створили ключову частину такої системи.