Ny nanodeenhed kan bruge solenergi til at producere brint

Forskere beskriver designet af et PSI-GNP-PSII-konjugat, der kan bruges som en platform til udvikling af et lysdrevet, vandspaltende nanodeenhed til fremstilling af brint, i biomedicinsk spektroskopi og billeddannelse

Solenergi anses af nogle for at være den ultimative løsning til at imødegå den nuværende energikrise og globale opvarmning og de miljømæssige kriser, der skyldes et overdrevent forbrug af fossile brændstoffer. Imidlertid, denne rene og uudtømmelige energikilde er vanskelig at fange og opbevare. I en ny undersøgelse, forskere foreslår at bruge solenergi til at producere brint ved at splitte vand, rapporter Biomedicinsk spektroskopi og billeddannelse .

Brint er et rent, fleksibel energibærer, der primært er fremstillet af fossile brændstoffer. Tager en anden tilgang, forskere kiggede på, hvordan planter og andre organismer bruger fotosyntese til at omdanne lysenergi til kemisk energi, der kan lagres og senere frigives efter behov for at brænde organismernes aktiviteter. De designede et guld-nanopartikelkonjugat, der kunne bruges som en platform til at udvikle et semi-kunstigt fotosyntesesystem ved hjælp af et lysdrevet, vandspaltende nanodeenhed til fremstilling af brint.

"Fotosyntese i planter og alger er et effektivt middel til at omdanne lys og energi til at producere kemisk energi, der kan lagres, "forklarede hovedforsker Takumi Noguchi, Ph.d., Afdeling for materialevidenskab, Graduate School of Science, Nagoya Universitet, Nagoya, Japan. "Kunstig fotosyntese, som efterligner naturlig fotosyntese, men direkte genererer brændstoffer som alkoholer og brint frem for sukker, kan være nøglen til at løse vores energiproblem. "

I dette studie, forskere samlede cyanobakterielle fotosystem I (PSI) og fotosystem II (PSII) komplekser på en guldnanopartikel (GNP) for at generere et PSI-GNP-PSII-konjugat gennem genetisk modificerede histidin-tags, der er knyttet til PSI- og PSII-proteinerne, med sigte på udviklingen af ​​et vandopdelende nanosystem. De blev samlet ved at ændre fremstillingsmetoden til et PSII-GNP-konjugat. Enkeltpartikel-fluorescensmåling ved hjælp af et kryogent mikroskop samt konventionelle optiske absorptions- og fluorescensmålinger gav et definitivt bevis på, at både PSI- og PSII-komplekser er bundet sammen til et enkelt BNP i det genererede PSI-GNP-PSII-konjugat.

Denne forskergruppe havde tidligere vist, at PSII-kernekomplekser bevarede den iltudviklende aktivitet i PSII-BNP-konjugater, hvor PSII-komplekserne er bundet til GNP'er på elektronacceptorsiden. Det er også blevet rapporteret, at PSI -komplekser kan udvikle hydrogen ved bestråling ved hjælp af elektroner fra offerelektrondonorer, når de er koblet til platin -nanopartikler.

"Dermed, PSI-GNP-PSII-konjugatet, som vi genererede i denne undersøgelse, kan være en nyttig platform til videreudvikling af et lysdrevet, vandspaltende nanodeenhed til produktion af brint fra vand ved hjælp af solenergi, "sluttede Dr. Noguchi.