با تلاش محققان؛

نانودستگاه جدید از انرژی خورشیدی هیدروژن تولید می‌کند

با تلاش محققان دانشگاه ناگوایا ژاپن، نانودستگاه جدید طراحی شده می‌تواند با استفاده از انرژی خورشیدی هیدروژن تولید کند.

کد خبر: ۸۵۴۶۹۱

شنبه - ۲۴ خرداد ۱۳۹۹ / June 13, 2020

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، دانشمندان طراحی یک PSI-GNP-PSII مزدوج را توصیف کردند که می‌تواند به عنوان بستری برای دستگاه نانویی تقسیم آب برای تولید هیدروژن در طیف‌سنجی و تصویربرداری زیست پزشکی توسعه یابد.

از نظر عده‌ای، انرژی خورشیدی راه حل نهایی برای رفع بحران فعلی انرژی و گرم شدن کره زمین و بحران‌های زیست محیطی ناشی از مصرف بیش از حد سوخت‌های فسیلی است. با این حال، گرفتن و ذخیره‌سازی این منبع انرژی تمیز و پایان‌ناپذیر سخت است. در یک مطالعه جدید، محققان پیشنهاد کردند که از انرژی خورشیدی برای تولید هیدروژن با تقسیم آب استفاده شود.

هیدروژن انرژی تمیز و منعطفی است که در اصل از سوخت‌های فسیلی تولید می‌شود. در یک رویکرد دیگر، دانشمندان بررسی کردند که چگونه گیاهان و دیگر ارگانیسم‌ها از فتوسنتز برای تبدیل انرژی نور به انرژی شیمیایی که می‌تواند ذخیره وهنگام نیاز به سوخت در فعالیت‌های موجود زنده آزاد شود، استفاده می‌کنند. آن‌ها یک نانوذره طلا مزدوج را طراحی کردند که می‌تواند به عنوان بستری برای توسعه یک سیستم فتوسنتز نیمه مصنوعی با استفاده از دستگاه نانویی تقسیم کننده آب برای تولید هیدروژن استفاده شود.

تاکومی نوگوچی، سرپرست پروژه از دانشکده علوم مواد دانشگاه ناگوایا ژاپن گفت: «فتوسنتز در گیاهان و جلبک‌ها یک هدف موثر برای تبدیل نور به انرژی است تا انرژی شیمیایی قابل ذخیره تولید کند. فتوسنتز مصنوعی از فتوسنتز طبیعی تقلید می‌کند، اما به طور مستقیم به جای قند سوخت‌هایی نظیر الکل و هیدروژن تولید می‌کند و ممکن است کلیدی برای حل مشکل انرژی ما باشد.»

در این مطالعه، دانشمندان سیانوباکتری سیستم فتوشیمیایی I (PSI) و سیستم فتوشیمیایی II (PSII) جمع شده روی یک نانوذره طلا (GNP) را جمع آوری کردند تا PSI-GNP-PSII مزدوج از طریق علامت‌های هیستیدن‌های اصلاح شده ژنتیکی متصل به پروتئین‌های PSI و PSII را با هدف توسعه نانوسیستم تقسیم آب تولید کنند.

اندازه‌گیری فلورسانس تک ذره با استفاده از میکروسکوپ کرایوژنیک و همچنین جذب نوری معمولی و اندازه‌گیری فلورسانس شواهد قطعی را ارائه می‌دهد که هر دو تجمیع PSI و PSII با هم به یک GNP واحد در ترکیب تولیده شده PSI-GNP-PSII مزدوج بهم پیوند خورده‌اند.

این گروه تحقیقاتی قبلاً نشان داده بود که تجمیع هسته PSII فعالیت تحول اکسیژن را در ترکیبات PSII-GNP حفظ می‌کنند، که در آن تجمیع‌های PSII از طرف گیرنده الکترونی به GNP متصل می‌شوند. همچنین گزارش شده است که تجمیع PSI می‌تواند هیدروژن را در هنگام پرتوافکنی الکترونی با استفاده از دهنده‌های الکترونی هنگام اتصال به نانوذرات پلاتین، خارج کند.

محقق این طرح گفت: «بنابراین، PSI-GNP-PSII مزدوج که ما در مطالعه جاری ایجاد کردیم می‌تواند بستر مفیدی برای توسعه بیشتر دستگاه نانویی تقسیم آب برای تولید هیدروژن از آب با استفاده از انرژی خورشیدی باشد.»