Cientistas relatam avanços em direção a aperfeiçoar uma folha funcional artificial.

Folha artificial salta obstáculo de desenvolvimento. Projetando uma folha artificial que usa energia solar para converter água barata e eficiente em hidrogênio e oxigênio é uma meta importante. O hidrogênio é um importante combustível em si, e serve como um reagente indispensável para a produção de combustíveis de hidrocarbonetos leves a partir de estoques de alimentação de petróleo pesado. A sociedade requer uma fonte renovável de combustível que é amplamente distribuído, abundante, barata e ambientalmente limpa. A sociedade precisa de hidrogênio barato.

Em uma recente edição online da Nature Chemistry, os cientistas ASU, junto com colegas da Argonne National Laboratory, o relatório avança para aperfeiçoar uma folha funcional artificial.

Projetando uma folha artificial que usa energia solar para converter água barata e eficiente em hidrogênio e oxigênio é um dos objetivos da BISfuel - Centro de Pesquisa de Energia Frontier, financiado pelo Departamento de Energia, no Departamento de Química e Bioquímica no estado do Arizona University.

O hidrogênio é um importante combustível em si, e serve como um reagente indispensável para a produção de combustíveis de hidrocarbonetos leves a partir de estoques de alimentação de petróleo pesado. A sociedade requer uma fonte renovável de combustível que é amplamente distribuído, abundante, barata e ambientalmente limpa.

A sociedade precisa de hidrogênio barato.

"Inicialmente, a nossa folha artificial não funcionou muito bem, e os nossos estudos de diagnóstico sobre por que indicou que uma etapa onde uma reação química rápida tinha que interagir com uma reação química lenta não foi eficiente", disse o professor de química ASU Thomas Moore. "A uma rápida é a etapa em que a energia de luz é convertida em energia química, e a uma lenta é a etapa em que a energia química que é usada para converter a água nos seus elementos viz. De hidrogênio e de oxigênio."

Os pesquisadores levaram uma olhada em como a natureza havia superado um problema relacionado na parte do processo de fotossíntese, onde a água é oxidado para produzir oxigênio.

"Nós olhamos em detalhes e descobriu que a natureza tinha usado um passo intermediário", disse Moore. "Este passo intermediário que participa de um relé para os elétrons em que uma metade do relé interagiram com o passo rápido de uma forma optimizada para satisfazê-lo, e a outra metade do revezamento, em seguida, teve tempo para fazer o passo lento de oxidação da água de uma forma eficiente caminho. "

Eles, então, projetou um relé artificial baseado em um natural e foram recompensados ​​com uma grande melhoria.

Buscando entender o que tinha conseguido, a equipe então olhou em detalhes em nível atômico para descobrir como isso pode funcionar. Eles utilizaram a cristalografia de raios-X e técnicas de espectroscopia de ressonância magnética e óptica para determinar o ambiente electromagnético local dos electrões e protões que participam no relé, e com a ajuda da teoria (protões acoplados mecanismo de transferência de electrões), identificaram uma característica estrutural única do retransmissão. Esta era uma ligação muito curto entre um átomo de hidrogênio e um átomo de azoto que facilita o funcionamento correto do relé.

Eles também descobriram características magnéticas sutis da estrutura eletrônica do relé artificial que espelhava as encontradas no sistema natural.

Não só o sistema artificial foi melhorada, mas a equipe entenda melhor como o sistema natural funciona. Isto será importante como os cientistas a desenvolver a abordagem folha artificial de forma sustentável o aproveitamento da energia solar necessária para fornecer a comida, combustível e fibras que as necessidades humanas são cada vez mais exigentes.

ASU professores de química envolvidos neste projeto específico incluem Thomas Moore, Devens Gust, Ana Moore e Vladimiro Mujica. O departamento é uma unidade do Colégio de Artes Liberais e Ciências. Colaboradores-chave neste trabalho são Oleg Poluektov e Tijana Rajh do Argonne National Laboratory.

Este trabalho não teria sido possível sem a participação de muitos cientistas dirigidos por um objetivo comum e coordenados por um programa como o do Centro de Pesquisa de Energia Frontier para trazer a combinação certa de competências de alto nível para a tabela de pesquisa.

O Departamento de Chemisry e Biocehmistry é uma unidade acadêmica na Faculdade de Artes Liberais e Ciências da ASU.

Notícia:

A história acima é baseada em  materiais  fornecidos pela  Arizona State University College of Liberal Arts and Sciences . Nota: Os materiais podem ser editadas para o conteúdo e extensão.

Jornal de referência :

Jackson D. Megiatto Jr, Dalvin D. Méndez-Hernández, Marely E. Tejeda-Ferrari, Anne-Lucie Teillout, Manuel J. Llansola-Portolés, Gerdenis Kodis, Oleg G. Poluektov, Tijana Rajh, Vladimiro Mujica, Thomas L. GROY , Devens Gust, Thomas A. Moore, Ana L. Moore.  Um relé redox bioinspirado que imita interações radicais dos Tyr-Seus pares de fotossistema II . Nature Chemistry, 2014; DOI:  10.1038/nchem.1862

Fonte: http://2045.com/