فتوسنتز مصنوعی، به عنوان منبع انرژی پاک و حافظ محیط زیست که تقریباً پایدار هم هست شناخته میشود. شیمیدانهای دانشگاه ورزبرگ در رسیدن به این هدف بسیار نزدیک شدهاند.
در طبیعت، فتوسنتز فرآیندی است که توسط گیاهان برای تولید ترکیبهای ارگانیک دارای انرژی، معمولاً در شکل کربوهیدراتها و اکسیژن از کربن دیاکسید و آب استفاده میشود. اگر بتوان این فرآیند را در ابعاد بزرگ انجام داد، بسیاری از مشکلات بشریت حل خواهد شد. فتوسنتز مصنوعی میتواند زمین را غنی از سوختهای با انرژی زیاد مانند هیدروژن، متان یا متانول میکند. این در حالی است که مقدار کربن دیاکسید مجود در جو کاهش پیدا میکند.
بهبود فتوسیستم مصنوعی
در طبیعت، یک ساختار پیچیده پروتئین با کاتالیزورهای اتم فلزی باید باهم کار کنند تا آب را به دو ماده اصلی سازندهاش تقسیم کنند. این فرآیند در دونیمه واکنش الکتروشیمیایی صورت میپذیرد. این فرآیند قابلیت انجام در آزمایشگاه را نیز دارد. این فرآیند در آزمایشگاه انجام میشود ولیکن باید سریعتر انجام شود تا دونیمه واکنش، باهم در تعادل باشند.
دانشمندان غالباً از فلز نجیب کمیاب روتنیوم (ruthenium) به عنوان کاتالیزور فتوسنتز مصنوعی استفاده میکنند. اساساً، راندمان فتوسنتز مصنوعی با مدل طبیعی آن یکسان است. مشکلی که در اینجا وجود دارد، خود تجزیه کنندگی روتنیوم است که دانشمندان این مشکل را با ترکیب اتمهای روتنیوم با ساختارهای ابر مولکولی برای آهسته کردن این فرآیند رفع نمودهاند.
برنامه آینده
اگرچه در فتوسنتز مصنوعی، مواردی مانند اکسیداسیون آب نسبت به روش طبیعی بهتر انجام میگیرد ولی دلیل آن هنوز مشخص نشده است. دانشمندان در پی یافتن جواب این سؤالات اساسی هستند.
در مرحله بعد، آنها قصد مطالعه بیشتر تغییرات ساختار شیمیایی کاتالیزور را دارند. همچنین دانشمندان قصد دارند این فرآیند را به رنگها مربوط کنند تا در نهایت این فرآیند با نور کار کند.