科學(xué)問題的最佳答案通常可以在自然界中找到。

來自佛羅里達(dá)州立大學(xué)和南卡羅來納大學(xué)的一組科學(xué)家找到了一種模擬光合作用的方法——在實(shí)驗(yàn)室中將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)燃料。他們的研究發(fā)表在化學(xué)學(xué)會(huì)雜志上。

FSU 化學(xué)副教授 Ken Hanson 說：“替代能源研究的一大圣杯是利用陽光形成化學(xué)鍵，這些化學(xué)鍵以后可以用作燃料。” “但是制造高能鍵是一項(xiàng)艱巨的工作，很難用一包光能或一個(gè)光子來完成。”

Hanson 和南卡羅來納大學(xué)化學(xué)副教授 Aaron Vannucci 十年前作為博士后助理一起工作，長期以來一直想追求使用簡(jiǎn)單分子模擬光合作用的想法。

在這項(xiàng)研究中，研究人員結(jié)合了兩種分子，一種光氧化還原催化劑(即一種隨光移動(dòng)電子的催化劑)和一種熒光有機(jī)化合物萘酚。然后他們將這些分子暴露在光線下。每個(gè)分子吸收一個(gè)光子，然后共同產(chǎn)生氫燃料，模仿自然光合作用中稱為 Z-Scheme 的過程。

Vannucci 說：“全球的研究實(shí)驗(yàn)室都在追求這個(gè)總體想法。” “讓我們的系統(tǒng)與眾不同的是我們用于成鍵反應(yīng)的分子。值得注意的是，盡管萘酚是一種簡(jiǎn)單而豐富的分子，但它能吸收光、接受電子并充當(dāng)氫氣生產(chǎn)的催化劑。”

雖然當(dāng)前系統(tǒng)的效率相當(dāng)?shù)停挥?5%，但該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在努力了解萘酚如何在不需要鉑等昂貴催化劑的情況下產(chǎn)生氫氣的細(xì)節(jié)。他們將利用這些見解來提高能量轉(zhuǎn)換效率并將其效用擴(kuò)展到其他反應(yīng)。

除了 Hanson 和 Vannucci，兩所大學(xué)的研究生和本科生也為這項(xiàng)研究做出了貢獻(xiàn)。來自 FSU 的 Noelle Watson 和 Tristan Dilbeck 以及來自南卡羅來納大學(xué)的 Pooja Ayare、Maizie Helton 和 Matthew Warner 是該研究的合著者。

這項(xiàng)研究得到了國家科學(xué)基金會(huì)的支持。