اگه همیشه فکر می‌کردید فتوسنتز فقط کار گیاهاست، باید بهتون بگم محقق‌ها دارن کم‌کم این رو به آزمایشگاه‌ها هم میارن! یه تیم باحال توی دانشگاه بازل، یه مولکول خاص درست کردن که می‌تونه چهار تا بار الکتریکی رو با نور ذخیره کنه. یعنی هرچی نیاز داری برای رسیدن به سوخت‌های بدون آلودگی کربن، داره نزدیک‌تر میشه.
خب، بذار یه کم قضیه رو باز کنم. توی طبیعت، فتوسنتز یعنی همون فرآیندی که گیاه‌ها نور خورشید رو جذب می‌کنن و دی‌اکسیدکربن رو به قندهای انرژی‌زا تبدیل می‌کنن. ما آدم‌ها و حیوانا این کربوهیدرات‌ها رو می‌خوریم و موقع مصرف انرژی، دوباره همون دی‌اکسیدکربن رو وارد هوا می‌کنیم. خلاصه یه چرخه انرژیه که تقریباً همه زندگی زمین بهش بستگی داره.
حالا دانشمندها دوست دارن همین مدل طبیعت رو توی آزمایشگاه پیاده کنن، مثلاً اگه بشه با نور خورشید سوخت‌هایی مثل هیدروژن، متانول یا بنزین مصنوعی ساخت، بعد این سوخت‌ها رو بسوزونی و دیگه اضافه دی‌اکسیدکربن تولید نشه، وقتی می‌گن «کربن نوتورال» یعنی این!
اینجا تیم دکتر الیور ونگر میاد وسط ماجرا. اونا یه مولکول ساختن که پنج بخش داره. دوتا بخش الکترون هاشون رو از دست میدن و مثبت میشن (همین یعنی میشن شبیه آند تو باتری!)، دوتای دیگه الکترون میگیرن و منفی میشن (شبیه کاتد)، و بخش وسط نور رو جذب می‌کنه تا جریان رو راه بندازه. خیلی با دقت طراحی‌ش کردن که همه اینها درست کار کنن.
مهم اینه که این مولکول می‌تونه چهار تا بار رو ذخیره کنه! شاید ساده به نظر بیاد، ولی مثلاً کلی واکنش شیمیایی برای تولید سوخت‌های خورشیدی (مثل وقتی آب رو می‌شکنی به هیدروژن و اکسیژن)، نیاز به چندین تا الکترون دارن. اگه نشه این بارهای الکتریکی رو یه مدت نگه داشت و جمع کرد، عملاً این واکنش‌ها یا انجام نمیشن یا خیلی ضعیف پیش میرن.
حالا تیم بازل تونسته با دو تا پالس نور (مثلاً دوتا فلش متوالی)، این بارها رو یکی‌یکی تو مولکول پخش کنه. بار اول یه مثبت و یه منفی ایجاد میشه که میره دو طرف مولکول، بار دوم همین سناریو تکرار میشه و تهش چهار تا بار مثبت و منفی داریم. تازه نکته خفن‌تر اینه که برای این کار به نور فوق‌العاده قوی نیاز نداریم، یعنی تقریباً تو قدرت نور عادی خورشید هم جواب می‌ده. اون سال‌های قبل واسه این کار باید لیزر وحشی استفاده می‌کردن!
یکی از اعضای تیم، ماتیاس برندلین، گفته که این روش پله‌پله باعث میشه با نور خیلی کم هم همچین حرکتی بزنن و دیگه لازم نیست آدم تو آزمایشگاه دنبال نورخورشید ساختگی بگرده.
یه نکته خیلی مهم: این مولکول هنوز خودش به تنهایی یه سیستم کامل فتوسنتز مصنوعی نیست، ولی واقعاً مثل تیکه مهمی از پازله. چون حالا دیگه فهمیدیم میشه چندتا بار رو همزمان و با نور ذخیره کرد. فهمیدن این روند انتقال الکترون‌ها (یعنی همون جریان کوچیک‌هایی که باعث درست شدن انرژی تو بدن و باتری میشن) کلی به تبدیل انرژی خورشید به سوخت پایدار کمک می‌کنه. اصطلاح Electron Transfer یعنی همین جابه‌جایی این الکترون‌ها.
در کل، این دستاورد نشون می‌ده که با طراحی دقیق مولکول‌ها میشه کارهایی کرد که قبلاً به نظر فقط تو تئوری و کتابا ممکن بود. اگه همچین پیشرفت‌هایی ادامه داشته باشه، شاید خیلی زود تامین انرژی زمین رو با روش‌های تمیز و باحال عوض کنیم. خلاصه داریم پله‌پله نزدیک‌تر میشیم به دنیایی که سوخت‌هامون رو خودمون با نور می‌سازیم، بدون اینکه هوای سالممون رو خراب کنیم!
اگه دوست داری جزئیات بیشتری بخونی، مقاله اصلی این تحقیقات توی ژورنال معتبر Nature Chemistry چاپ شده.
منبع: +
