Revolucionarni korak ka veštačkoj fotosintezi: Razvijen specijalni molekul

Istraživački tim sa Univerziteta u Bazelu razvio je novi molekul po uzoru na biljnu fotosintezu: pod uticajem svetlosti, on istovremeno skladišti dva pozitivna i dva negativna naelektrisanja. Cilj je da se sunčeva svetlost pretvori u ugljenično neutralna goriva.

Biljke koriste energiju sunčeve svetlosti da pretvore ugljen dioksid u molekule šećera bogate energijom. Ovaj proces naziva se fotosinteza i predstavlja osnovu gotovo celokupnog života - životinje i ljudi mogu ponovo da „sagorevaju“ tako proizvedene ugljene hidrate i koriste energiju uskladištenu u njima. Time se ponovo proizvodi ugljen-dioksid, čime se zatvara krug, prenosi EurekAlert!

Preporučujemo

Ovaj model bi takođe mogao biti ključ za ekološki prihvatljiva goriva, pošto istraživači rade na imitiranju prirodne fotosinteze i korišćenju sunčeve svetlosti za proizvodnju jedinjenja visoke energije: solarnih goriva kao što su vodonik, metanol i sintetički benzin. Kada bi sagorevala, ona bi proizvodila samo onoliko ugljen-dioksida koliko je bilo potrebno za njihovu proizvodnju. Drugim rečima, bila bi ugljenično neutralna.

U Nature Chemistry profesor Oliver Venger i njegov doktorand Matis Brendlin izvestili su o važnom prelaznom koraku ka ostvarenju ove vizije veštačke fotosinteze. Privremeno skladištenje više naelektrisanja je važan preduslov za pretvaranje sunčeve svetlosti u hemijsku energiju: naelektrisanja se mogu koristiti za pokretanje reakcija – na primer, za razlaganje vode na vodonik i kiseonik.

Molekul se sastoji od pet delova koji su povezani u nizu i svaki obavlja specifičan zadatak. Jedna strana molekula ima dva dela koja otpuštaju elektrone i pri tom procesu postaju pozitivno naelektrisana. Dva na drugoj strani prihvataju elektrone, usled čega postaju negativno naelektrisana. U sredinu su hemičari postavili komponentu koja hvata sunčevu svetlost i započinje reakciju (transfer elektrona).

Kako bi generisali četiri naelektrisanja, istraživači su primenili postepeni pristup koristeći dva bljeska svetlosti. Prvi bljesak svetlosti pogađa molekul i pokreće reakciju u kojoj se generišu pozitivno i negativno naelektrisanje. Ova naelektrisanja putuju ka suprotnim krajevima molekula. S drugim bljeskom svetlosti, ista reakcija se ponavlja, tako da molekul tada sadrži dva pozitivna i dva negativna naelektrisanja.

- Ova postepena ekscitacija omogućava korišćenje znatno slabije svetlosti. Kao rezultat toga, već se približavamo intenzitetu sunčeve svetlosti. Pored toga, naelektrisanja u molekulu ostaju stabilna dovoljno dugo da se mogu iskoristiti za dalje hemijske reakcije - objašnjava Brendlin.

Ipak, novi molekul još uvek nije stvorio funkcionalan sistem za veštačku fotosintezu.

- Ali identifikovali smo i primenili važan deo slagalice - kaže Oliver Venger.

(Telegraf Nauka/EurekAlert!)