То, что миллионы лет делает каждый лист дерева, ученые пытаются повторить в лаборатории. Представьте себе: солнечный свет превращается в топливо, которое можно хранить, перевозить и сжигать, не вредя климату. Недавний прорыв в Швейцарии приблизил этот сценарий к реальности.
Растения умеют брать углекислый газ из воздуха и с помощью солнечного света создавать энергию в виде сахаров. Этот цикл поддерживает всю жизнь на Земле: животные и люди используют углеводы как топливо, а затем снова возвращают CO₂ в атмосферу. Казалось бы, простая формула, но повторить её в пробирке человечество пока не смогло.
Исследователи из Базельского университета сделали шаг вперед. Они разработали особую молекулу, которая под действием света может одновременно удерживать четыре заряда — два положительных и два отрицательных. Такой запас энергии нужен, чтобы запускать реакции, например расщепление воды на водород и кислород — основу будущего «солнечного топлива».
Секрет молекулы — в её строении. Она собрана из пяти звеньев: одни отдают электроны, другие принимают, а центральная часть ловит свет и запускает весь процесс. Чтобы накопить все четыре заряда, ученые применили хитрый метод — две последовательные вспышки света. Первая «зажигает» молекулу и формирует пару противоположных зарядов, вторая добавляет ещё одну пару.
«Такое поэтапное возбуждение позволяет использовать значительно менее яркий свет. В результате мы уже приближаемся к интенсивности солнечного света. Кроме того, заряды в молекуле остаются стабильными достаточно долго, чтобы их можно было использовать для дальнейших химических реакций»
– Оливер Венгер, профессор химии, Университет Базеля
До полноценного искусственного фотосинтеза пока далеко, но исследователи уверены: они нашли недостающий кусочек пазла. Теперь стало яснее, как управлять переносом электронов — ключевым этапом процесса. А значит, идея углеродно-нейтрального топлива, которое будет работать по тем же законам, что и листья на деревьях, уже перестает быть фантастикой.
Источник: University of Basel
