Ученые улучшили эффективность процесса искусственного фотосинтеза

Недавно исследователи из университета Аризоны и Аргоннской национальной лаборатории объявили о преодолении основного препятствия в развитии технологии искусственного фотосинтеза, модернизировав конструкцию функционального искусственного листа.

Создание функционального искусственного листа, который способен эффективно использовать энергию солнца для преобразования воды в водород и кислород, является одним из основных задач BISfuel, научно-исследовательского центра энергетики университета штата Аризона.

Первый разработанный исследователями прототип искусственного листа не функционировал должным образом. Проведя диагностические исследования, ученые обнаружили, что предложенный ими двухэтапный процесс оказался недостаточно эффективным. В нем присутствовали две химических реакции – быстрая, в которой солнечная энергия преобразуется в химическую энергию, и затем медленная, когда химическая энергия используется для расщепления молекул воды.

Тогда ученые решили более тщательно изучить естественный процесс фотосинтеза на атомном уровне, используя рентгеновскую кристаллографию и оптическую и резонансную спектроскопию для выявления локальной электромагнитной среды электронов и протонов, участвующих в электротранспортной цепи. Вооружившись теорией, они идентифицировали еще один, промежуточный этап процесса фотосинтеза – между окислением воды и высвобождением кислорода, – который и воспроизвели в конструкции нового устройства.

По словам исследователей, усовершенствование искусственного листа станет важным шагом в направлении устойчивого освоения солнечной энергии, необходимой для обеспечения продовольствия и топлива для нужд человечества.