Листя нового покоління

Створення штучного листка, який би мав відтворити здатність матері-природи виробляти енергію з сонячного світла і води за допомогою фотосинтезу, довгий час було завданням для вчених, котрі прагнуть знайти екологічно чистий спосіб звільнити світ від залежності від вугілля, нафти і інших джерел енергії, що призводять до викиду вуглецю.

Недавно група китайських вчених представила стратегію, що базується на хімії і біології звичайного листя, яка може привести до створення працюючого прототипу штучного листка, що захоплює сонячну енергію і ефективно використовує її для перетворення води на водневе паливо.

Будова зеленого листя є причиною їх високої ефективності, що стосується вловлювання світла. Усередині листя розташовані структури, відповідальні за фокусування і перенаправлення енергії сонця в світлозбірні частини листка. Саме тому вчені з Головної лабораторії матричних сумішей в Шанхайському університеті вирішили зімітувати цей природний дизайн при розробці проекту штучних, схожих на листя, структур. Це привело до появи «штучного неорганічного листя» (Artificial Inorganic Leaf або AIL), основаного на натуральному листі і діоксиду титану - хімічній сполуці, що вважається фотокаталізатором для виробництва водню.

Спочатку вчені просочили аркуш анемони, поширеної в Китаї рослини, діоксидом титану. За допомогою складних спектроскопічних технологій, дослідники переконалися, що структурні особливості листка, корисні для збору сонячного світла, збереглися в новій структурі. Було встановлено, що отриманий штучний листок у вісім разів більш ефективний з точки зору вироблення водню, ніж TiO2, що не піддавався описаній процедурі. Потім вчені вбудували наночастики платини в поверхню листка. Платина, разом з азотом, що природним чином знаходиться усередині листка, допомагає збільшити активність штучного листя у десять разів.

«Дана розробка може відкрити нові перспективи для проектування штучних фотосинтетичних систем, заснованих на біологічних моделях, і допомогти створити працюючу модель, придатну для використання як поновлюване джерело енергії», - повідомили доктора Тонгхіанг Фан, Ді Янг і Хан Джу.

gizmag.com