تلاش برای انجام فتوسنتز مصنوعی با کمک فناوری‌نانو

انرژی مورد نیاز برای واکنش‌‌های شیمیایی فتوسنتز، بیشتر از مقداری است که
بتوان آن را با تبدیل نور مرئی به سیگنال‌‌های الکترونی فراهم کرد. دانشمندان
چینی یک راهکار نانویی را برای تقویت انرژی حاصل از سیستم چند الکترونی توسعه
داده‌اند.

کولین باراس بیان می‌‌کند: نانولوله‌‌ها ما را یک گام به فتوسنتز مصنوعی نزدیک‌تر
می‌‌کنند. یک تیم از محققان چینی بیان می‌‌کنند که نانولوله‌های کربنی، عوامل
شیمیایی تعیین کننده‌‌ای هستند که می‌‌توانند فتوسنتز مصنوعی را ممکن سازند.
این تیم دریافتند که نانولوله‌ها یک مرحله مهم از فتوسنتز را شبیه‌‌سازی می‌کنند
که شیمیدان‌‌ها تاکنون قادر به کپی کردن آن نشده‌‌اند.

فتوسنتز مصنوعی این قابلیت را دارد که برای تولید هیدروژن با راندمان بالا به‌‌کار
رود. هیدروژن می‌‌تواند به‌‌عنوان یک سوخت تمیز برای وسایل نقلیه و همچنین برای
کاهش دی‌‌اکسیدکربن هوا به‌‌کار رود. ارگانیزم‌‌های فتوسنتزی، انرژی نور را
برای تجزیه آب به اکسیژن و هیدروژن به‌‌کار می‌‌برند. هیدروژن سپس برای تولید
کربوهیدرات‌‌های سنتزی با دی‌اکسیدکربن واکنش می‌‌دهد.

شیمیدان‌‌ها از مدت‌ها پیش به‌دنبال ایجاد فرآیند فوتوسنتز مصنوعی هستند، اما
تاکنون قادر به کپی کردن یکی از مراحل کلیدی این فرآیند نشده‌اند.

فتون‌‌های مرئی تنها می‌‌توانند یک مقدار محدود از انرژی را در واکنش‌‌های
شیمیایی شرکت دهند. این انرژی به وسیله الکترون‌های سهیم در واکنش، جذب می‌شود.

واکنش‌‌هایی که نیاز به انرژی بیشتری دارند- مانند سنتز کربوهیدرات‌‌ها- تنها
وقتی می‌‌تواند انجام شوند که الکترون‌های انرژی‌‌دار متعددی در واکنش سهیم
باشند. به این دلیل، شیمیدان‌‌ها معتقدند که فتوسنتز مصنوعی محدود به یک دسته
از واکنش‌‌های معروف به سیستم‌‌های چند الکترونی است.

اما هیچ کس موفق به ساختن سیستم‌‌های چند الکترونی مصنوعی که توانایی تهیه
انرژی لازم برای فتوسنتز مصنوعی را داشته باشند، نشده است.

اکنون یک تیم با هدایت Xian-Fu Zhangدردانشگاه علوم و فناوری Hebei Normal در
چین دریافته‌است که نانولوله‌های کربنی تک دیواره می‌‌تواند به‌‌عنوان قلب
شیمیایی در یک سیستم چند الکترونی عمل کند.