Строго говоря, ученым во главе с австралийским профессором Леоном Спицциа (Leone Spiccia) удалось воспроизвести не весь фотосинтез, а лишь ту его часть, в ходе которого растения расщепляют молекулы воды на ее компоненты — водород и кислород.
Почти живая энергия: Самый чистый водород
Международная команда ученых с успехом воспроизвела процесс фотосинтеза в лаборатории. Это открывает новые перспективы для использования солнечной энергии – экологичного и эффективного.
Впрочем, в будущем это достижение может весьма пригодиться, особенно в свете перспективного использования водородного топлива (читайте, к примеру, об игрушечном автомобиле на водородных топливных элементах — «Гость из будущего» — и о мобильном телефоне, использующем то же топливо — «Водомото»).
Для этого ученые «собрали» целую химическую систему, координирующую атомы марганца, элемента, играющего ключевую роль в переносе электронов в ходе естественного процесса фотосинтеза. «Мы просто скопировали природу, заимствовав механизм и его компоненты у растительного мира, который развивался в течение 3 с лишним миллиардов лет», — признается Леон Спицциа.
В природе марганец критически важен для фотосинтеза, в ходе которого вода и углекислый газ превращаются в кислород и углеводы. Искусственная система, созданная учеными, повторяет устройство соответствующих белков в растениях, и обладает теми же возможностями расщеплять воду. Некоторое время они бились над серьезной проблемой: чтобы частицы, несущие марганец, функционировали, они нуждаются в доступе к воде. Однако они в ней нерастворимы!
Так что группе Спицциа пришлось разработать новую методику, для чего они использовали довольно сложный фторсодержащий органический полимер Nafion. Структура его вся пронизана порами, сквозь которые вода может попадать к активным сайтам, содержащим марганец.
Покрыв анод тонким слоем Nafion’а, ученые подали в систему солнечный свет и воду, приложив к электродам заряд в 1 Вольт. Дело было сделано: образовывались протоны и электроны, легко соединяющиеся в атомы, а затем и молекулы водорода.
О других попытках воспроизвести фотосинтез в лаборатории читайте: «Натуральное электричество».
По пресс-релизу Monash University