Сходу поясним, речь идёт не о очевидной выработке энергии из света, а о целой цепочке перевоплощений, движимых светом, благодаря которым растения могут усваивать углекислый газ, производить кислород и синтезировать сложные углеводороды, нужные им для роста.
Искусственный фотосинтез мог бы оказаться полезным для производства водородного горючего, чистки атмосферы от парниковых газов и в целом ряде других приложений.
Но, невзирая на то что в целом процесс фотосинтеза учёным ясен, отдельные тонкости продолжают оставаться непрояснёнными. Кстати, мы как-то ведали про загадку четырёх атомов марганца и компьютерную модель фотосинтеза.
Посреди схожих частей системы фотосинтеза есть таковой, который учёные пока не могли воспроизвести искусственно. Речь идёт о хранении электронов.
Дело в том, что для сотворения сложных углеводородов требуется наличие в одном месте нескольких возбуждённых электронов (в процессе фотосинтеза проходит несколько реакций окисления и восстановления с ролью сложных био молекул, передающих электроны друг дружке). А один квант света способен "поставить" только один электрон. Так что в системе должен быть "накопитель", готовый принять много электронов и в подходящий момент дать их все.
Китайские учёные установили, что одностенные углеродные нанотрубки отлично подходят на эту роль, потому что каждые 32 их атома способны вместе принять один электрон.
Оставалось только отыскать довольно маленькую молекулу, способную связываться с нанотрубкой и при всем этом выдавать сходу помногу электронов под действием света.
Оказалось, что таковой молекулы нет, но зато есть увлекательное соединение фталоцианин (Phthalocyanine— PC), способное выдать один электрон при поглощении света. Это вещество, кстати, применяется в качестве фоточувствительного слоя в более совершенных вариациях записываемых компакт-дисков (CD-R).
Сянь Фу Чжан и его коллеги сообразили, что разыскиваемую систему можно сделать, если соединить нанотрубку подходящей длины с огромным числом молекул PC. Это и удалось сделать. 120 PC было присоединено к одной нанотрубке длиной всего 1 микрометр.
В процессе опыта выяснилось, что при облучении приобретенного комплекса видимым светом молекулы PC выдавали электроны, и 25% от их числа сохранялось в нанотрубке.
Китайские спецы считают, что на базе такового комплекса можно будет сделать и фотоэлектрическую панель, и искусственную систему фотосинтеза, в какой электроны помогают преобразованию молекулы NADP (никотинамид аденин динуклеотид фосфат) в её восстановленную форму NADH, которая в фотосинтетических организмах, например, учавствует в превращении углекислого газа и воды в углеводороды.
