Peneliti Swiss telah merancang molekul yang terinspirasi tanaman yang meniru fotosintesis dan dapat menahan empat muatan listrik saat terkena cahaya.
Kemampuan ini untuk menyimpan banyak muatan bisa menjadi kunci untuk menciptakan bahan bakar matahari seperti hidrogen, metanol, atau bensin sintetis-bahan bakar yang akan menjadi netral karbon karena mereka hanya melepaskan CO sebanyak mungkin2 seperti yang digunakan untuk memproduksinya.
Memanfaatkan tenaga surya yang terinspirasi oleh tanaman
Tanaman menangkap sinar matahari dan menggunakannya untuk mengubah karbon dioksida menjadi gula yang menyimpan energi. Proses ini, yang dikenal sebagai fotosintesis, mendukung hampir semua kehidupan di bumi. Gula yang diproduksi oleh tanaman berfungsi sebagai bahan bakar untuk hewan dan manusia, yang melepaskan energi yang tersimpan dengan memecahnya. Proses itu mengembalikan karbon dioksida ke atmosfer, menyelesaikan siklus alami.
Para ilmuwan berharap untuk menggunakan prinsip yang sama ini sebagai panduan untuk mengembangkan bahan bakar bersih. Dengan menyalin cara tanaman mengkonversi cahaya, para peneliti bertujuan untuk menghasilkan senyawa kaya energi langsung dari sinar matahari. Bahan bakar matahari ini termasuk hidrogen, metanol, dan bensin sintetis. Ketika dibakar, mereka hanya akan melepaskan jumlah karbon dioksida yang sama yang awalnya diperlukan untuk membuatnya. Akibatnya, seluruh proses akan menjadi netral karbon.
Molekul yang menyimpan empat muatan
Di dalam Kimia AlamProfesor Oliver Wenger dan mahasiswa doktoral Mathis Brändlin menggambarkan kemajuan penting menuju tujuan fotosintesis buatan ini. Mereka telah merekayasa molekul yang dirancang khusus yang, ketika terpapar cahaya, dapat menampung empat muatan pada saat yang sama – dua positif dan dua negatif.
Mampu menyimpan sementara beberapa dakwaan adalah langkah penting dalam mengubah sinar matahari menjadi energi kimia yang dapat digunakan. Muatan tersebut kemudian dapat diterapkan untuk memicu reaksi, seperti membelah air menjadi hidrogen dan oksigen.
Molekul itu sendiri dibangun dari lima komponen terkait, masing -masing dengan peran yang berbeda. Di satu ujung, dua bagian melepaskan elektron dan dengan melakukan itu menjadi bermuatan positif. Di ujung yang berlawanan, dua bagian lain menyerap elektron -elektron itu dan bermuatan negatif. Di pusat, para peneliti menempatkan unit yang peka terhadap cahaya yang menangkap energi matahari dan memulai transfer elektron.
Dua kilatan cahaya, empat muatan
Untuk menghasilkan empat muatan, para peneliti mengambil pendekatan bertahap menggunakan dua kilatan cahaya. Kilatan cahaya pertama mengenai molekul dan memicu reaksi di mana muatan positif dan negatif dihasilkan. Tuduhan ini melakukan perjalanan ke luar ke ujung molekul yang berlawanan. Dengan flash cahaya kedua, reaksi yang sama terjadi lagi, sehingga molekul kemudian mengandung dua muatan positif dan dua negatif.
Bekerja bahkan dalam cahaya redup
“Eksitasi bertahap ini memungkinkan untuk menggunakan cahaya redup secara signifikan. Akibatnya, kami sudah bergerak dekat dengan intensitas sinar matahari,” jelas Brändlin. Penelitian sebelumnya membutuhkan cahaya laser yang sangat kuat, yang jauh dari visi fotosintesis buatan. “Selain itu, muatan dalam molekul tetap stabil cukup lama untuk digunakan untuk reaksi kimia lebih lanjut.”
Yang sedang berkata, molekul baru belum menciptakan sistem fotosintesis buatan yang berfungsi. “Tapi kami telah mengidentifikasi dan menerapkan bagian penting dari teka -teki itu,” kata Oliver Wenger. Temuan baru dari penelitian ini membantu meningkatkan pemahaman kita tentang transfer elektron yang merupakan pusat fotosintesis buatan. “Kami berharap ini akan membantu kami berkontribusi pada prospek baru untuk masa depan energi yang berkelanjutan,” kata Wenger.
Referensi: “Akumulasi muatan ganda yang diinduksi dalam senyawa molekuler” oleh Mathis Brändlin, Björn Pfund dan Oliver S. Wenger, 25 Agustus 2025, Kimia Alam.
Doi: 10.1038/s41557-025-01912-x
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan buletin ScitechDaily.
BN Babel
