Фотосинтез вообще считается одной из самых заманчивых целей
энергетики, наряду с такими перспективами, как термоядерный синтез.
Надежное, «чистое» производство энергии из простейших компонентов – воды
и углекислого газа – привлекает огромное внимание ученых и инженеров,
которые пытаются с той или иной степенью точности (и успеха) повторить
природный механизм искусственно.
Одним из
подходов к этому и является использование фотоэлектрохимических ячеек.
Как правило, электроды для них изготовляются из полупроводящих
материалов – таких, как металлические оксиды, многие из которых обладают
необходимыми фотокаталитическими свойствами. А недавно швейцарские исследователи совместно
с коллегами из США предложили использовать
«нано-био-фотоэлектрохимические электроды», включающие наночастицы
оксида железа, связанные с белком, выделенным из цианобактерий. По их
сообщению, такая сложная система оказывается вдвое более эффективна в
производстве водорода, нежели оксид железа сам по себе.
Оксид железа (III) – например, в форме гематита –
вообще считается весьма многообещающим материалом для получения
электродов для фотоэлектрохимических ячеек: он способен поглощать
солнечный свет в видимом диапазоне волн, что делает его более
эффективным, нежели традиционный оксид титана (IV), поглощающий лишь
УФ-лучи. И, конечно, он куда распространеннее и дешевле титанового
аналога.
Второй компонент «нано-био-фотоэлектрохимических электродов» - белок фикоцианин,
выделенный из цианобактерий, у которых он играет важную роль в
фотосинтетических реакциях, действуя в качестве основного
фотоулавливающего пигмента. О важности его функций для фотосинтезирующих
бактерий может сказать хотя бы тот факт, что в некоторых условиях
фикоцианин может составлять до 60% всех белков клетки.
Ученые
продемонстрировали, что молекулы фикоцианина, связанные с наночастицами
гематита, весьма эффективно улавливают фотоны видимого излучения. По их
оценкам, получающееся при этом электричество вдвое сильнее, нежели у
обычного электрода на оксиде железа.
При этом
даже в щелочной среде фотоэлектрохимической ячейки и при достаточно
сильном освещении белок остается интактным, сохраняя свою структуру и
функциональность. Этот факт немало озадачил авторов разработки,
ожидавших его довольно быструю денатурацию и деградацию: слишком уж
агрессивны такие условия.
Добавлено: 31.12.11
|