Учёные из Университета Базеля представили работу, которая может стать ключевым этапом на пути к искусственному фотосинтезу. В университете был создан молекулярный комплекс, способный запасать сразу четыре заряда от света. Эта способность позволяет приблизить производство углеродно-нейтральных видов топлива, работающих по аналогии с природными процессами.
В живой природе растения улавливают солнечную энергию, используя её для преобразования углекислого газа в богатые энергией сахара. Животные и люди, питаясь этими веществами, высвобождают накопленную энергию и возвращают CO₂ в атмосферу. В лабораторных условиях учёные стремятся повторить этот цикл, но направить его на синтез водорода, метанола или синтетического бензина. Такие продукты можно сжигать без дополнительного выброса углекислого газа, что делает их климатически безопасными.
Команда создала молекулу, состоящую из пяти взаимосвязанных звеньев. Центральный элемент улавливает фотоны, два блока отдают электроны и становятся положительно заряженными, а ещё два – принимают электроны и несут отрицательный заряд. Таким образом, молекула формирует устойчивую систему, в которой после двух последовательных вспышек света оказывается накоплено два положительных и два отрицательных заряда.
Результат работы решает одну из главных проблем искусственного фотосинтеза: для реакций вроде разложения воды на кислород и водород нужны несколько электронов. Без возможности аккумулировать их в одном месте процесс становится крайне неэффективным. Теперь же удалось показать, что даже при низкой интенсивности излучения можно постепенно накопить нужное количество зарядов. Специалисты отметили, что впервые удалось работать с яркостью, близкой к солнечной, тогда как ранее требовались мощные лазеры, далёкие от реальных условий. Кроме того, заряды сохраняются достаточно долго, чтобы успеть задействовать их в дальнейших химических преобразованиях.
Авторы работы подчёркивают, что речь пока идёт не о полноценной системе фотосинтеза, а о важном строительном блоке. Возможность надёжно запасать несколько зарядов даёт шанс перенести процесс из теоретической плоскости в практику. Такой фундамент может лечь в основу будущих установок, где энергия Солнца будет превращаться в водородное топливо или синтетические углеводороды. Работа опубликована в журнале Nature Chemistry и уже стала обсуждаемым шагом к более устойчивой технологии.