Репортаж от Wedoany，Исследовательская группа Базельского университета (University of Basel) опубликовала в журнале Nature Chemistry работу, описывающую новую молекулу, собранную из пяти частей, предназначенную для имитации ключевой логики фотосинтеза с целью решения проблемы накопления множественных зарядов в искусственном фотосинтезе.
Растения с помощью фотосинтеза преобразуют солнечный свет в энергию химических связей — процесс, который химики пытаются воспроизвести в лабораторных условиях на протяжении многих лет. Цель искусственного фотосинтеза — производство солнечного топлива, такого как водород, метанол или синтетический бензин, которые при сгорании выделяют столько же углекислого газа, сколько было поглощено при их создании, что делает их углеродно-нейтральными. Ключевым препятствием в этой области является достижение стабильного накопления множественных зарядов, например, одновременное удержание четырёх зарядов для запуска таких реакций, как расщепление воды, в то время как многие ранние попытки застопорились из-за рекомбинации и распада зарядов.
Предложенное командой Базельского университета решение представляет собой молекулу, состоящую из пяти различных фрагментов, соединённых линейно, причём каждый фрагмент работает согласованно, словно миниатюрная сборочная линия. На одном конце молекулы расположены два донорных блока, которые после возбуждения высвобождают электроны и приобретают положительный заряд; на другом конце — два акцепторных блока, захватывающих электроны и приобретающих отрицательный заряд. Центральный светопоглощающий компонент соединяет оба конца, запуская перенос электронов, что приводит к быстрой миграции зарядов наружу. Молекула достигает полностью заряженного состояния в два этапа: первый световой импульс облучает центральный поглотитель, создавая пару положительного и отрицательного зарядов, которые разделяются по концам; второй световой импульс повторяет процесс, в результате чего на донорной стороне накапливаются два положительных заряда, а на акцепторной — два отрицательных, всего накапливается четыре заряда. Этого достаточно для запуска таких реакций, как расщепление воды на водород и кислород, причём заряды остаются стабильными, достаточными для участия в последующих химических реакциях.
Докторант Матис Брендлин (Mathis Brändlin) отмечает, что этот метод поэтапного возбуждения позволяет использовать значительно более тусклый свет, уже близкий к интенсивности солнечного, тогда как во многих предыдущих исследованиях требовалось применение мощных лазеров, что далеко от реальных условий солнечного света. Команда с осторожностью заявляет, что данная молекула ещё не представляет собой работоспособную систему искусственного фотосинтеза, однако руководитель группы, профессор Оливер Венгер (Oliver Wenger), считает, что они выявили и реализовали важный фрагмент пазла в этой области. Следующим этапом исследований станет подключение накопленных зарядов к катализаторам, способным завершать химические реакции. Венгер отмечает, что эти результаты углубляют понимание процессов переноса электронов, и эти знания о механизмах повлияют на дизайн молекул следующего поколения, а также помогут внести вклад в новые перспективы для устойчивого энергетического будущего.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
