Ученые смогли воссоздать фундаментальный природный процесс, использовав для этого первую полностью интегрированную наносистему искусственного фотосинтеза, — сообщает информационный портал «phys.org».
На фоне впечатляющей новости, что в данный момент уровень содержания в атмосфере углекислого газа зарегистрирован на самом высоком уровне, по крайней мере, за последние три миллиона лет, был сделан шаг вперед в области разработки углеродно-нейтральных возобновляемых источников энергии.
Министерством энергетики Соединённых Штатов Америки в сотрудничестве с учеными из Национальной лаборатории Лоренса Беркли (Berkeley Lab) представили первую в мире разработку полностью интегрированной наносистемы, которую можно использовать для искусственного фотосинтеза. В настоящее время данную систему принято называть «искусственный лист», но ключом к значительному успеху американских ученых стал самый настоящий «искусственный лес».
Химик из отдела наук о веществах, представляющий Лабораторию Беркли Пейдонг Ян (Ian Peydong) и возглавивший данное исследование рассказывает: «Как и хлоропласты в зеленых растениях, которые осуществляют фотосинтез, наши системы искусственного фотосинтеза состоят из двух полупроводниковых светопоглотителей, связующего слоя для переноса заряда и разделенных сокатализаторов. Чтобы облегчить расщепление воды с помощью солнечной энергии в нашей системе, мы синтезировали древовидные нановолокнистые структуры, состоящие из стволов и ветвей кремниевого оксида титана. Визуально массивы этих наноструктур очень напоминают искусственные леса».
Не секрет, что солнечные технологии являются безупречным решением для углеродно-нейтральных возобновляемых источников энергии, поскольку в одном часе солнечного света содержится количество энергии достаточное для удовлетворения всех потребностей человека за год жизни.
В ходе искусственного фотосинтеза солнечная энергия превращается непосредственно в химическое топливо, а данная технология считается одной из самых перспективных. Теперь перед учёными, которые разработали систему искусственного фотосинтеза для получения водорода, поставлена ещё одна задача, сделать данную систему предельно дешевой с целью её конкуренции с ископаемым топливом. Решение такой задачи потребует разработки комплексной системы, способной эффективно поглощать солнечный свет и одновременно производить носители заряда, которые способны контролировать сокращение расхода воды и полуреакций процесса окисления.
Под искусственно созданным солнечным излучением данная интегрированная система искусственного фотосинтеза, в основе которой положена идея использования нанопроводов, показала 0,12-процентную эффективность преобразования солнечной энергии в топливо. Вместе с этим данный уровень эффективности наблюдается и в естественной природной среде, однако при искусственном фотосинтезе, который будет создан для коммерческих целей его можно существенно повысить.
