گروهی از محققان روشی جدید و جذاب برای استفاده از انرژی فرایند فتوسنتز ابداع کرده‌اند. آنها یک نانوالکترود طلایی بسیار تیز را درون سلول‌های زنده جلبک وارد کرده و الکترون آن را استخراج کردند.
استخراج الکترون از جلبک‌ها با استفاده از نانوالکترود
فرایند فتوسنتز در گیاهان و جلبک‌های دریایی در محلی به نام کلروپلاست‌ها اتفاق می‌افتد که مرکز انرژی سلولی به شمار رفته و علاوه بر ایجاد رنگ سبز، موجب تولید مولکول‌های قند می‌شوند. در کلروپلاست‌ها آب به اکسیژن، پروتون و الکترون تجزیه می‌شود. نور خورشید به درون کلروپلاست‌ها نفوذ کرده و الکترون‌ها را به سطح انرژی بالاتری می‌رساند. در این زمان یک پروتئین به سرعت این الکترون‌ها را می‌گیرد. الکترون به نوبت از یک پروتئین به پروتئین دیگر منتقل می‌شود و هر یک از این پروتئین‌ها مقداری از انرژی الکترون را گرفته و آن را صرف سنتز مولکول‌های گلوکز می‌کنند تا جایی که تمام انرژی الکترون مصرف شود.
روش‌های مختلفی برای استخراج انرژی فرایند فتوسنتز وجود دارد که کثیف‌ترین آن سوزاندن سوخت‌های فسیلی است، روشی که سالیان سال انرژی مورد نیاز انسان را تأمین کرده است. حال محققان دانشگاه استنفورد و یونسی روشی جدید و جذاب ابداع کرده‌اند. آنها یک نانوالکترود طلایی بسیار تیز را درون سلول‌های زنده جلبک وارد کرده و الکترون آن را استخراج کردند. بدین ترتیب یک جریان الکتریکی بسیار کوچک تولید می‌شود که هیچ کربنی را وارد اتمسفر نمی‌کند. تنها محصولات جانبی فتوسنتز، پروتون و اکسیژن هستند.
این نانوروبشگرهای بسیار تیز بدون آنکه انسجام سلول یا عملکرد آن را به هم بریزند، با استفاده از یک نیروی بسیار ضعیف وارد سلول یا غشای کلروپلاست می‌شوند. قطر نوک این روبشگر کمتر از ۳۰ نانومتر است.
این پژوهشگران به رهبری فریتز پرینز توانسته‌اند الکترون‌های پرانرژی یک جلبک تک‌سلولی به نام Chlamydomonas reinhardtii را با موفقیت استخراج نمایند. این نتایج نشان می‌دهند که امکان استفاده از انرژی الکترون‌های پرانرژی در بخش‌های بالایی زنجیره فتوسنتز و قبل از آنکه الکترون‌ها انرژی خود را از دست بدهند، وجود دارد.
به علاوه، با استفاده از این سامانه می‌توان واکنش‌های انتقال بار خاص را در سلول‌های زنده بررسی نمود که این قابلیت کاربردهای وسیعی در بررسی فرایندهای توسعه‌ای و مطالعه پاسخ سلول‌ها و اندام‌های سلولی به نور و محرک‌های شیمیایی دارد.
وون‌هیوآنگ ریو محقق اصلی این کار می‌گوید این کار با مشکلاتی مواجه است. اولین مشکل این است که دانسیته استخراج بار از این سلول‌ها تنها ۶/۰ میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع است. در مقام مقایسه باید گفت که برخی از پیل‌های خورشیدی ۳۵ میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع جریان تولید می‌کنند. به علاوه، سلول‌ها پس از یک ساعت می‌میرند. نشت‌های کوچکی که در اطراف محل ورود الکترود به سلول در غشای آن ایجاد می‌شود، سلول‌ها را می‌کشد. گام بعدی تحقیقات این گروه یافتن راه‌حلی برای این مشکلات است.
جزئیات این کار در مجله Nano Letters منتشر شده است.
