Ученые научились напрямую превращать солнечный свет в топливо
Нанотехнологии давно овладели умами ученых и простых обывателей, которые не прочь приобщиться к этому загадочному и многообещающему термину. В то же время, эти технологии обещают максимальную выгоду именно простым людям, которые более чем далеки от понимания всех тонкостей, происходящих в них процессов. Так, ученые из Национальной Лаборатории им. Лоуренса в Беркли (Калифорния, США) создали первую в мире полностью интегрированную наносистему для искусственного фотосинтеза, где солнечная энергия напрямую превращается в топливо, пригодное для самых разных нужд человека. Руководитель научной группы, химик Пейдонг Янг, рассказал, что созданная система состоит из межфазного слоя, использующегося для переноса заряда, а также из разделенных пространством сокатализаторов, что практически полностью повторяет структуру хлоропластов в обычных растениях.
Чтобы облегчить расщепление воды, учеными были синтезированы нанопроводные гетероструктуры древообразной формы, которые представляют собой некое подобие искусственного леса. Если сравнивать работу естественной системы и созданной учеными, то заметим, что в природе, поглощаемые энергетические запасы, источником которых является солнце, при фотосинтезе производят заряженные носители, являющиеся основой химических реакций в отдельных областях хлоропласт. Искусственное воплощение данного принципа позволило интегрировать нанопроводную гетероструктуру в продуктивную систему, имитирующую объединение хлоропласт и обеспечивающую эффективное преобразование солнечной энергии в топливо.
В своей работе ученые использовали подобие так называемой «схемы Z», транспортной цепи электронов, которые возбуждают движение молекул, приводящего к превращению диоксида углерода в углеводы. Искусственная схема оперирует с кремнием и оксидом титана. Первый используется для фотокатода, который генерирует водород, а оксид титана выступает в качестве фотоанода, который производит кислород. Кроме того, увеличив плотность расположения основных компонентов системы, ученым удалось добиться максимальной эффективности за счет минимального показателя отражения света. При этом, коэффициент конвертации света в топливо достигает 0,12%, что можно считать неплохим стартом для дальней работы над проектом.
© supreme2
