Революционное открытие совершили специалисты Базельского университета, создав уникальную молекулярную структуру. Это достижение может значительно ускорить разработку экологически чистых источников энергии.
В живой природе процесс фотосинтеза позволяет растениям преобразовывать энергию солнца и углекислый газ в богатые энергией сахариды. Биологический круговорот продолжается, когда животные и человек используют эти органические соединения как источник энергии, возвращая CO₂ в атмосферу.
Учёные стремятся воссоздать подобный механизм в лабораторных условиях. Успешная реализация этой задачи позволит получать энергоёмкие вещества — водород, метанол, синтетический бензин — с помощью солнечной энергии. При сжигании такого топлива не будет происходить дополнительных выбросов углекислого газа, что делает его углеродно-нейтральным.
Инновационная разработка базируется на специально созданной молекуле, состоящей из пяти взаимосвязанных компонентов. Два элемента отвечают за высвобождение электронов и приобретение положительного заряда, ещё два — за захват электронов и формирование отрицательного заряда. Центральный компонент выполняет функцию светопоглотителя, инициируя процесс переноса зарядов.
Способность молекулы удерживать четыре заряда одновременно решает ключевую проблему искусственного фотосинтеза. Для эффективного протекания реакций, необходимых для получения солнечного топлива (например, для разложения воды на кислород и водород), требуется одновременное наличие нескольких электронов.
Механизм накопления реализован через последовательное воздействие световых импульсов. Первая вспышка формирует пару разноимённых зарядов на противоположных концах молекулы. Вторая вспышка дублирует этот процесс, в результате чего образуется сбалансированная система из двух положительных и двух отрицательных зарядов.
По словам аспиранта Матиса Брендлина, поэтапное возбуждение позволяет работать с существенно менее интенсивным освещением, приближаясь к параметрам естественного солнечного света. Предыдущие эксперименты требовали применения мощных лазерных установок, что существенно ограничивало практическую применимость технологии.
Важное преимущество новой молекулы заключается в длительной стабильности накопленных зарядов, достаточной для проведения последующих химических реакций. Эта особенность открывает широкие перспективы для промышленного производства экологически чистого топлива через расщепление воды и синтез углеродно-нейтральных энергоносителей.