سوخت هیدروژنی از نور/ فتوسنتز مصنوعی امکان‌پذیر شد

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ScienceAlert، فتوسنتز یکی از کارآمدترین پدیده‌های طبیعت است، به جز فراهم کردن بخش عمده‌ای از اکسیژنی که بشر برای نفس کشیدن به آن نیاز دارد؛ این فرآیند طبیعی غذا و انرژی که گیاهان برای زنده ماندن به آن نیاز دارند هم تامین می‌کند.

فتوسنتز با استفاده از نور مرئی، که سیاره زمین مقداری زیادی از آن را دارد، سوختی که گیاهان نیاز دارند را فراهم می‌کند. دانشمندان مدت مدیدی است که به دنبال راهی برای بازسازی مصنوعی این روند طبیعی در محیط آزمایشگاهی بوده‌اند تا توانایی تولید سوخت، به‌خصوص متان، را کسب کنند.

حالا تیمی از شیمی‌دانان از آزمایشگاه ملی بروکهان و ویرجینیا تکنولوژی دو ابرمولکول طراحی کرده‌اند که هر کدام از آنها متشکل از تعدادی یون فلزی روتینم نور-برداشت متصل به مرکز یک کاتالیزور یون فلزی رودیوم است.

جرالد منبک، سرپرست این مطالعه، می‌گوید: «ساختن ابرمولکول‌هایی با توانایی جذب نورهای متنوع که می‌تواند به طور مستقل کار کند، احتمال استفاده از هر الکترون مولد را افزایش می‌دهیم».

باوجود اینکه هر دو مولکول قادرند به عنوان کاتالیزور عمل کنند اما دانشمندان مصر بودند که مشخص شود کدام یک از این دو ابرمولکول ساخته‌شده، کار را به بهترین وجه ممکن انجام می‌دهد. آنها دریافتند که ابرمولکولی که دارای شش جذب‌کننده نور روتینم است، می‌تواند در طی یک دوره 10 ساعته، حدودا 280 مولکول هیدروژن را برای هر کاتالیزور تولید کند.

در حالی که ابرمولکولی که تنها سه یون رودیوم دارد می‌تواند در چهار ساعت 40 مولکول هیدروژن تولید کند (بعد از گذشت چهار ساعت متوقف شد).

اتسوکو فوجیتا، دیگر سرپرست این پژوهش، در این باره گفت: «برای بهبود سازی کاتالیزورها، کاتالیزور رودیوم باید چنان انرژی کمی داشته باشد که از جاذب‌های نور روتینم، وقتی که آنها در معرض نور قرار می‌گیرند، الکترون بپذیرد».

این امر بدین معناست که ابرمولکول بزرگ‌تر کمی بیشتر از دیگری کمبود الکترون دارد که باعث می‌شود بیشتر پذیرای الکترون‌های مورد نیاز برای فتوسنتز مصنوعی باشد.

این پژوهش گام بزرگی به سوی تحقق اهداف بسیاری از دانشمندانی است که به دنبال استفاده از فتوسنتز برای تولید سوخت انرژی‌زای پاک بودند.

بهترین ویژگی فتوسنتز مصنوعی این است که می‌تواند برای از بین بردن آلودگی هوا نیز به کار گرفته شود چراکه دی‌اکسید کربن عنصر حیاتی در این پروسه به شمار می‌رود. بدین صورت فتوسنتز مصنوعی با یک تیر دو نشان می‌زند: پاک‌سازی هوا و فراهم کردن انرژی پاک.

مترجم: هانا حیدری