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纳米反应器模仿活细胞以增强人工光合作用
仿生纳米反应器结合了细胞设计原理，可在可见光下高效生产过氧化氢。在中空纳米级结构内，研究人员重新创建了活细胞用来控制化学反应的两种策略。由此产生的 CdS@聚多巴胺纳米反应器提供了一种合成方法来重现生物系统中的一些组织和效率。工作 [...]
来源:SciTech日报仿生纳米反应器结合了细胞设计原理，可在可见光下高效生产过氧化氢。
在中空纳米级结构内，研究人员重新创建了活细胞用来控制化学反应的两种策略。由此产生的 CdS@聚多巴胺纳米反应器提供了一种合成方法来重现生物系统中的一些组织和效率。
该工作发表在《美国化学会杂志》上。中国科学院（CAS）大连化学物理研究所（DICP）的李灿与内蒙古大学的刘健团队领导了这项研究。
细胞通过有限的多层结构来组织生化反应，这些结构的组成部分占据着精心排列的位置。纳米细胞工程通过创建具有特殊表面和独立孔隙或空腔的细胞状纳米反应器，将类似的原理应用于人造材料。这种方法将细胞生物学和纳米技术结合在一起，以控制极小空间内的反应。
两个受细胞启发的功能协同工作
中空纳米反应器结合了两种仿生功能。第一个来自其聚多巴胺壳内的动态儿茶酚/邻苯醌氧化还原对。这对质子不是主动泵送质子，而是充当反复接受和提供质子的中继，从而加速质子耦合电子转移（PCET）。
第二个特点是纳米反应器的分区结构。多孔外壳围绕着纳米级空腔，创造了一个支持反应物富集、质量扩散和光子捕获的受限环境。
这些特性共同作用，有助于平衡氧还原和水氧化的不同反应速度。在水溶液中可见光照射下，该系统实现了3.24 mmol gcat.-1 h-1的H2O2光合作用，太阳能化学转化效率为1.2%。