Полимерные листья научили фотосинтезу

Нидерландские ученые разработали прототип микрореактора, который может накапливать энергию солнечного света и использовать ее для катализа химических реакций.

Существующие технологии синтеза химических соединений основаны на применении токсических веществ (в качестве катализаторов) и чрезвычайно энергозатратны. Кроме того, синтез может проводиться только в чистых помещениях, что делает его дорогим, длительным и ограничивает возможности для работы при естественном освещении. Поэтому ученые ищут альтернативные способы катализа химических реакций, например с помощью видимого излучения.

В природе фотокатализ встречается у растений: при участии хлорофилла он обеспечивает фотосинтез. Однако до недавнего времени фотокатализ не мог быть воспроизведен искусственно из-за отсутствия подходящих материалов. В 2014 году американские исследователи разработали такой материал — люминесцентный солнечный концентратор (LCS). С помощью люминесцентных объектов устройство поглощало солнечный свет и перенаправляло его на фотоэлектрические элементы.

В новой работе ученые из Технического университета Эйндховена использовали LCSs (в форме листьев), которые были легированы флуоресцентным красителем полидиметилсилоксаном. Поверхность объекта включала в себя сеть микроканалов для ввода жидкости с нужными химическими веществами, и под действием солнечного света молекулы вступали в реакцию. Таким образом, устройство повторяло принцип работы антенн фотосинтезирующих организмов.

Тесты показали, что новое устройство ускоряет синтез химических соединений при солнечном свете: даже в облачную погоду скорость реакций в микрореакторе на 40 процентов превышала показатель контрольных систем. Потенциально технология может не только снизить стоимость и упростить химический синтез, но и сделать возможным создание препаратов в условиях, где оборудовать чистое помещение затруднительно, — например на поверхности Марса или в джунглях.