Идеальное "гнездо" для электронов: учёные приблизили создание искусственного фотосинтеза

Недавние достижения швейцарских ученых из Базельского университета открывают новые горизонты в области искусственного фотосинтеза.

Команда химиков под руководством профессора Оливера Венгера разработала уникальное соединение на основе рутения и ароматической органики, которое способно эффективно переносить два электрона, высвобождаемых в процессе фотосинтетических реакций.

Это открытие может стать важным шагом к созданию устойчивых и эффективных систем, способных производить энергию из солнечного света.

На протяжении многих лет ученые пытались воспроизвести механизмы, используемые природой для фотосинтеза, однако сталкивались с серьезными трудностями. В частности, ключевой проблемой было создание молекул, способных переносить несколько электронов одновременно. В процессе естественного фотосинтеза молекулы хлорофилла поглощают свет и высвобождают электроны, которые затем передаются через цепочку молекул, играющих роль "хранилищ" для энергии. Эти молекулы, такие как хиноны, необходимы для дальнейшего расщепления воды и преобразования углекислого газа в органические вещества.

Швейцарским химикам удалось преодолеть этот барьер, синтезировав молекулу, состоящую из пяти ключевых компонентов: центрального элемента, который отвечает за поглощение фотонов, и двух пар ароматических органических молекул. Эти молекулы могут либо отдавать, либо поглощать электроны, создавая условия для эффективного переноса двух электронов одновременно. В результате последовательных взаимодействий с двумя вспышками света, атом рутения, встроенный в центральный элемент, активирует "хвосты" молекулы для обмена зарядами, что приводит к высвобождению двух электронов.

Созданная молекула может находиться в возбужденном состоянии достаточно долго, чтобы инициировать реакции расщепления воды или углекислого газа. Это открывает новые возможности для разработки систем, которые смогут извлекать энергию из солнечного света без необходимости в сложных системах концентрации. Ученые подчеркивают, что хотя мы еще далеки от создания полноценного искусственного фотосинтезирующего комплекса, это открытие является важным шагом к достижению этой цели.