科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出一種新的工光合作用方法，通過富含電子的金納米粒子作為催化劑來生產(chǎn)高能烴。

在光合作用中 ，植物通過重新分配水和二氧化碳分子將能量從陽光轉(zhuǎn)化為葡萄糖。新工藝通過化學(xué)操作模擬這種天然能力，產(chǎn)生液體燃料，而不需要葉綠素 。

美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的化學(xué)家普拉桑特·杰恩（Prashant Jain）說： “這里的目標(biāo)是從過量的二氧化碳和其他可持續(xù)資源（如陽光）中生產(chǎn)出復(fù)雜的，可液化的碳?xì)浠衔?。液體燃料是理想的，因為它們比天然氣更容易，更安全，更經(jīng)濟(jì)?！?/p>

大規(guī)模實現(xiàn)人工光合作用的好處將是巨大的，可為我們提供一個清潔，自我維持的能源 ，有朝一日可能為我們的家庭和汽車供電 ，只需模仿植物和其他生物體做的事情。

正因為如此，世界各地的科學(xué)家們不斷研究如何利用太陽能作為無限的光合作用燃料來源 ，尤其是因為它還可以提供一種幫助我們重新利用大氣中有害二氧化碳的方法 。

杰恩的新研究建立在他于2018年領(lǐng)導(dǎo)的前期工作的基礎(chǔ)上，研究使用金納米粒子作為葉綠素的替代品，有助于驅(qū)動化學(xué)反應(yīng)。

杰恩說：“科學(xué)家們常常向植物尋求將陽光，二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為燃料的方法?！?/p>

在這些實驗中，研究小組發(fā)現(xiàn)，尺寸僅為納米的微小球形金顆?？梢晕湛梢姷木G光并轉(zhuǎn)移光激發(fā)的電子和質(zhì)子。

這項新研究采用了相同的技術(shù)，將二氧化碳轉(zhuǎn)化為復(fù)雜的碳?xì)浠衔锶剂戏肿樱òū楹图淄椋?，這是通過將綠光與金納米粒子結(jié)合在離子液體中而合成的。

杰恩解釋道：“在這種方法中，金納米粒子的等離子體激發(fā)在納米粒子/溶液界面產(chǎn)生了一種富含電荷的環(huán)境，有利于CO2的活化。當(dāng)離子液體穩(wěn)定在這個界面形成的帶電中間體時，能夠促進(jìn)多步驟減少和C-C耦合?！?/p>

除了丙烷和甲烷外，該方法還能使乙烯，乙炔和丙烯進(jìn)行光合作用。復(fù)雜的分子排列有朝一日能夠在燃料電池中實現(xiàn)可行的能量儲存。

杰恩說：“因為它們是由長鏈分子制成的，液體燃料含有更多的鍵，這意味著它們能夠更密集地包裝能量?！?/p>

然而，與用于產(chǎn)生人工光合作用的其他方法一樣，突破的實用性最終將取決于其效率，以及其在現(xiàn)實世界中實施的能力。

在這方面，研究人員承認(rèn)他們現(xiàn)在需要提高金納米粒子驅(qū)動這些化學(xué)轉(zhuǎn)化的能力，并研究未來如何大規(guī)模發(fā)揮作用。

杰恩表示：“還有很長的路要走。我認(rèn)為我們至少需要十年才能找到實用的二氧化碳封存，二氧化碳固定，燃料形成技術(shù)，這些技術(shù)在經(jīng)濟(jì)上是可行的。但是，對這一過程的每一次進(jìn)步都會提高學(xué)術(shù)界的發(fā)展速度?！?/p>

該研究結(jié)果在《自然通訊》期刊上。