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.

Para ilmuwan telah menemukan mengapa bagian penting dari fotosintesis hanya menggunakan salah satu dari dua jalur yang tampaknya identik, mengungkapkan hambatan energi tersembunyi dan nuansa struktural yang dapat membantu merekayasa sistem buatan yang lebih efisien. Ilmuwan dari Institut Sains India (IISC) dan California Institute of Technology (Caltech) telah mengungkap alasan di balik misteri lama (…)

RisalahPos.com Network

Fotosintesis buatan memegang kunci energi yang lebih bersih dan penangkapan karbon, tetapi mereplikasi proses alam bukanlah hal yang mudah. Sebuah terobosan dari peneliti JMU Würzburg telah membawa sains selangkah lebih dekat dengan menciptakan sistem pewarna yang ditumpuk yang secara efisien menggerakkan operator mengisi daya menggunakan cahaya – seperti di sel tanaman. Memanfaatkan sinar matahari: keajaiban fotosintesis fotosintesis (…)

RisalahPos.com Network

Gen BOOSTER pada pohon poplar meningkatkan fotosintesis dan biomassa, yang berpotensi untuk meningkatkan hasil panen. Para peneliti dari Pusat Inovasi Bioenergi dan Bioproduk Tingkat Lanjut di Universitas Illinois Urbana-Champaign, bekerja sama dengan Pusat Inovasi Bioenergi di Laboratorium Nasional Oak Ridge, telah menemukan gen pada pohon poplar yang meningkatkan (…)

RisalahPos.com Network

Related

Para ilmuwan telah menelusuri jalur evolusi dari fotosintesis C3 ke C4, dan menemukan perubahan peraturan utama yang dapat meningkatkan ketahanan dan efisiensi tanaman. Penelitian inovatif ini membuka jalan bagi kemajuan pertanian yang dapat membantu memerangi dampak pemanasan global. Evolusi Fotosintesis Lebih dari 3 miliar tahun yang lalu, fotosintesis pertama kali muncul pada bakteri purba di (…)

RisalahPos.com Network

Related

Para ahli bioteknologi mengusulkan “pertanian elektro,” sebuah metode yang menggantikan fotosintesis dengan reaksi bertenaga surya yang mengubah CO2 menjadi asetat, yang berpotensi mengurangi kebutuhan lahan pertanian AS sebesar 94% dan mendukung pertanian dalam ruangan yang terkendali. Eksperimen awal berfokus pada tanaman yang mengonsumsi asetat yang dimodifikasi secara genetik seperti tomat dan selada, dengan potensi penerapan di masa depan dalam pertanian luar angkasa. Fotosintesis Elektro-Pertanian Revolusioner, proses alami yang (…)

RisalahPos.com Network

Related