Prelom v umelej fotosyntéze môže spôsobiť revolúciu vo výrobe energie

Fotosyntéza je jeden z najúčinnejších chemických procesov v prírode, ktorý premieňa slnečné svetlo na energiu. Rastliny používajú tento proces na vytváranie molekúl cukru a kyslíka z vody a oxidu uhličitého, čím udržiavajú život na Zemi. Po desaťročia sa vedci snažili napodobniť tento prirodzený mechanizmus a vytvoriť umelú fotosyntézu, ktorá by mohla znížiť atmosférický oxid uhličitý a generovať obnoviteľnú energiu. Prirodzená fotosyntéza využíva komplexy pigmentov a proteínov na premenu slnečnej energie na elektrochemický potenciál.

Prenos elektrónov na veľkú vzdialenosť minimalizuje rekombináciu náboja, čím sa zaisťujú stavy s oddeleným nábojom s dlhou životnosťou a vysoká kvantová účinnosť. Výskumníci, ktorí študujú umelú fotosyntézu, sa už dlho snažia zopakovať tento proces premeny energie. Od 80. rokov 20. storočia sa vedci zameriavajú na to, ako sa v syntetických systémoch presúvajú elektróny medzi donorovými a akceptorovými molekulami. Skúmali cesty účinného prenosu náboja pomocou rôznych metód.

Nedávna štúdia, ktorú viedol Frank Würthner z Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) spolu so skupinou Dongho Kima z Yonsei University, priniesla pokrok. Ich výskum, publikovaný v časopise Nature Chemistry, predstavuje nový syntetický zásobník farbív, ktorý presne napodobňuje štruktúru fotosyntetických reakčných centier v rastlinách.

Pomocou štyroch molekúl perylénbisimidu (PBI) naskladaných v presnom usporiadaní vyvinuli výskumníci systém schopný absorbovať svetlo na jednom konci, oddeľovať nosiče náboja a prenášať ich krok za krokom na druhý koniec. Táto vrstvená štruktúra efektívne presúva energiu spôsobom podobným prirodzenej fotosyntéze. Doktorand JMU Leander Ernst poznamenal, že táto štruktúra umožňuje špecifický prenos náboja vyvolaný svetlom.

Farbivá PBI sú tepelne a chemicky stabilné a majú vysokú absorpčnú účinnosť vo viditeľnom spektre, čo umožňuje jedinečné vlastnosti, ako napríklad singletové štiepenie. Cieľom štúdie je rozšíriť tieto systémy na dlhší transport energie. Umelá fotosyntéza má potenciál spôsobiť revolúciu vo výrobe energie vytváraním čistého paliva zo slnečného žiarenia. Napodobňovaním efektívnosti procesu premeny energie v prírode výskumníci pripravujú pôdu pre trvalo udržateľné energetické riešenia.

Zdroj: thebrighterside.news.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}