通过学习利用像自然这样的光线,我们正在推出一个绿色化学的新时代

光合作用是将阳光转化为化学能的方式。

来源:英国物理学家网首页
信用:墨尔本大学

光合作用是将阳光转化为化学能的方式。

植物使用一种称为叶绿素的绿色颜料吸收阳光,使用这种太阳能将来自空气和水的二氧化碳从土壤中转化为葡萄糖,它们用作食物来源。该过程还会产生氧气,该氧被释放到大气中。

太阳能 二氧化碳

但是,这种转换并不是一个步骤发生。取而代之的是,植物在精心编排的序列中吸收四个光子(光颗粒),逐渐积累了分裂水分子所需的能量并释放氧气。

水分子

这个多光子过程是捕获和存储太阳能的挑战的一种非常优雅的解决方案。

数十年来,我们的化学家一直在寻找光合作用的灵感,寻求利用可见光来驱动重要化学转化的方法。

可见光

然而,一个主要的挑战是,大多数合成的吸光化学物质(称为光催化剂)一次只能一次吸收一个光子。因此,它们无法产生足够的能量来为复杂的反应提供动力。

因此,许多能量的化学过程,例如建造复杂的药物或先进的材料,都超出了仅由可见光供电的范围。

化学过程 高级材料

模仿大自然的多光子精通

在化学学院的Polyzos研究小组中,我们开发了一类新的光催化剂,就像植物一样,可以从多个光子中吸收能量。

开发了一类新的光催化剂

这一突破使我们能够更有效地利用轻能量,从而促进了具有挑战性和能量的化学反应。

化学反应

我们已经应用了这项技术来生成碳纤维,即带有电荷的碳原子,这些原子是创造或合成的至关重要的碳原子,或合成的碳和富含氢化学物质,称为有机化学物质。

碳原子