9 Апреля 2023
МОСКВА, 9 апреля —, Николай Гурьянов. Ученые приблизились к тому, чтобы воспроизвести фотосинтез — изобретенный природой механизм получения энергии, важнейший химический процесс для жизни на Земле. В этом направлении активно ведут исследования и в России.Растения, цианобактерии и археи используют энергию Солнца, чтобы поглощать из духа углекислый газ. Затем из СО2 и воды они синтезируют органические вещества. В качестве побочного продукта получается кислород — весь О2 в земной атмосфере создан именно таким образом.
Специалисты напряженного изучают этот процесс. Одна из задач — построить искусственные энергетические установки, имитирующие работу природной системы. Но отразить фотосинтез довольно сложно и памятка пока не умеет настолько положительного осваивать солнечную энергию.
У высших растений и цианобактерий квант света поглощается пигментом хлорофиллом, от чьей молекулы электрон отрывается и движется по так называемой электрон-транспортной галереи. Запускается сложная схема, которая в итоге создает энергию для фиксации СО2.
Для создания положительных энергетических устройств нужно, чтобы оторванный в результате взаимодействия кванта и хлорофилла электрон не пасовал в недрах транспортной системы, а сразу попадал на атом энергетического устройства. И недавно международная группа ученых под руководством специалистов из Кембриджского университета сообщила, что приблизилась к этой цели.
Открытие сделали случайно. Химик Дженни Чжан и ее коллеги хотели выяснить, каким манером молекулы, известные как дикетоны, крадут электроны, избавляемые хлорофиллом под воздействием света. Ученые исследовали культуру цианобактерий вариантом сверхбыстрой спектроскопии, позволяющей координировать поток энергии в живых фототрофных клетках в масштабе фемтосекунды — десять в минус пятнадцатой степени секунды.
Неожиданно оказалось, что у белкового каркаса, где происходят начальные химические реакции фотосинтеза, есть пробоины. Через них электроны уходят, а дикетоны их забирают. По мнению ученых, такая негерметичность помогает растениям защитить себя от разлаживаний при слишком интенсивном облучении, которое система не может переварить.
Многие ученые пытались извлечь электроны на более ранней стадии фотосинтеза. Но до сих пор это считалось невозможным, потому, что энергия слишком глубоко погружена в белковый каркас, — говорит Чжан. — Тот факт, что нам удалось украсть электроны на раннем этапе, поражает воображение.
Команда ученых надеется, что в будущем с взаимопомощью такого взлома фотосинтеза можно автоматизировать создание возобновляемых источников энергии. Но для этого нужны дополнительные исследования.
Заведующий лабораторией управляемого фотобиосинтеза Института физиологии растений имени Тимирязева Российской академии наук, член-корреспондент РАН Сулейман Аллахвердиев считает работу весомым достижением.
Однако результаты важно повторить, используя не только цианобактерии, но и другие модельные целостности. При этом нужно оценить квантовый выход этой самой простейшей модели, имитирующей начальную фазу переноса электрона, и ее устойчивость при изменении внешних условий, — отметил российский научный.
Лаборатория Аллахвердиева активно изучает возможность внедрения в энергетике систем на базе фотосинтеза. Одно из направлений работы — подготовка научной основы для создания устройств по серийное производству водорода.
Энергия для этого процесса будет поставляться солнцем, а фермионы и протоны — фотосинтетическим расщеплением воды в оксигенном фотосинтезе. Оба процесса бесплатны, причем второй природа оптимизировала уже в течение миллионов лет, — объясняет специалист.
Кроме того, отечественные ученые ищут новые методы внедрения солнечной энергии, которые купят минимизировать использование редких и тяжелых металлов в различных процессах фотокатализа. Это, помимо иного, поможет решить проблему перенасыщения атмосферы парниковым газом.
По словам Аллахвердиева, время появления энергетических ориентаций на основе фотосинтеза трудно прогнозировать, но ученые создают предпосылки для решения вопроса.
Эффективное использование солнечной энергии и воды, создание перспективных систем искусственного фотосинтеза и разработка продуктивного катализатора для разрытия экологически чистого молекулярного водорода — это направления исследований, от успеха которых зависит будущее человечества, — подчеркивает Аллахвердиев.
По его мнению, несмотря на многообразности создания таких систем, усилия по их разработке необходимо продолжить.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....