Исследователи из Кембриджского университета (Великобритания) создали «искусственный лист», который преобразует солнечный свет, воду и углекислый газ в топливо с низким уровнем выбросов — этанол и пропанол. По сути, изобретение имитирует фотосинтез, который используют растения для создания своей энергии.

Искусственный лист состоит из нескольких слоёв, включая медь, стекло, серебро и графит, а также содержит поглотители света, собирающие солнечный свет. Катализатором выступают медь и палладий, которые в присутствии солнечного света превращают СО2 в этанол и пропанол, а воду в кислород.

По сути, изобретение имитирует работу хлорофилла, естественного катализатора растений, который участвует в фотосинтезе. В лаборатории эксперты уже протестировали свой лист, погрузив его в насыщенную углекислым газом воду, прежде чем направить на него свет, чтобы вызвать реакцию и создать зелёное топливо.

В будущем автомобили могут быть построены на основе такой технологии, которая улавивает окружающий солнечный свет, углекислый газ и водяной пар из воздуха и производит топливо на ходу. Тем не менее, команда предупреждает, что на данный момент их устройство пока ещё обладает скромной эффективностью и выступает лишь доказательством этой концепции. Поэтому исследователи уже начали работу над улучшением поглотителей света и катализатора, чтобы они могли поглощать и преобразовывать больше солнечного света.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.

Объединённые группы исследователей впервые раскрыли микроскопические детали того, как кислород образуется во время фотосинтеза — процесса, посредством которого растения, водоросли и некоторые бактерии поглощают солнечный свет для создания энергии роста. Ранее предполагалось, что для запуска фотосинтеза требуется всего четыре последовательных частицы света (фотона), которые поглощаются атомами марганца, кальция и кислорода.

Тем не менее до сих пор не было известно, что происходит после того, как фотон попадает в этот молекулярный кластер. Поэтому учёные из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (США) решили зафиксировать особенности фотосинтеза при помощи высокоэнергетического рентгеновского излучения. На конвейерной ленте расположили частицы сине-зелёных водорослей, а затем осветили их импульсами видимого света.

Рентгеновские лучи зафиксировали, что после попадания четвёртого фотона в белковый комплекс под названием фотосистема II молекулы воды расщепляются за миллионные доли секунды. Однако между расщеплением воды и образованием молекулы кислорода образуется некая новая структура, которая не связана ни с водородом, ни с другими крупными молекулами. Чтобы понять происходящее, команда задействовала инфракрасный свет, которым подсветила белковый комплекс, извлечённый из 40 килограммов шпината.

Когда фотосистема II поглощала инфракрасное излучение, каждая длина волны коррелировала с колебаниями определённой связи. Затем исследователи объединили эти измерения с компьютерным моделированием за авторством итальянских учёных и узнали, что в этот момент три протона обмениваются на один электрон между атомами кислорода в белковом комплексе.

Этот этап фотосинтеза раньше был исключительно теоретическим, поэтому команда осталась в восторге от увиденного. Впрочем, в будущем исследователи планируют раскрыть ещё больше деталей при помощи быстрых рентгеновских лучей. Если этот процесс удастся понять досконально, учёные смогут разработать устройства, превращающие воду в водородное топливо или другие удивительные изобретения.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.