BƯỚC ĐỘT PHÁ MỚI TRONG TỔNG HỢP QUÁ TRÌNH QUANG HỢP NHÂN TẠO

Quá trình quang hợp là một trong những hiện tượng hiệu quả nhất của tự nhiên: ngoài việc cung cấp đủ lượng khí oxy mà nhu cầu của con người, quá trình tự nhiên này giúp thực vật có đủ dinh dưỡng và năng lượng cần thiết để tồn tại.

Quá trình này sử dụng ánh sáng khả kiến có nhiều trên Trái Đất để cung cấp “nhiên liệu” cần thiết. Từ đó, các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu cách tái tạo quy trình tự nhiên này trong phòng thí nghiệm với hy vọng tạo ra nhiên liệu đặc biệt là khí metan.

Hiện tại, một nhóm các nhà hóa học thuộc phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven và Virginia Tech đã thiết kế hai siêu phân tử. Mỗi phân tử gồm một số các ion kim loại hấp thụ ánh sáng Ruteni (Ruthenium) gắn với một trung tâm xúc tác đơn của các ion kim rhodium (Rh).

Gerald Manbeck, tác giả chính của nghiên cứu đăng trên tạp chí Journal of the American Chemical Society cho biết: “Bằng cách xây dựng các siêu phân tử với nhiều chất hấp thụ ánh sáng có thể hoạt động độc lập, chúng ta đang gia tăng khả năng sử dụng từng electron một cách có hiệu quả.”

Mặc dù cả hai có thể hoạt động như chất xúc tác, các nhà nghiên cứu mong muốn xác định được siêu phân tử có thể hoạt động tốt nhất.

Họ phát hiện ra rằng phân tử chứa sáu chất hấp thụ ánh sáng Ru có thể tạo ra khoảng 280 phân tử hydro cho mỗi chất xúc tác trong một khoảng thời gian 10 giờ. Trong khi đó, siêu phân tử với ba ion Ru có thể tạo ra 40 phân tử hydro trong 4 giờ là thời điểm nó ngừng hoạt động.

Đồng tác giả Etsuko Fujita giải thích: “Để đẩy nhanh quá trình xúc tác, chất xúc tác Rh phải đủ năng lượng để nhận các electron từ chất hấp thụ ánh sáng Ru khi các chất này bị phơi ra ánh sáng.”
Điều đó có nghĩa là các siêu phân tử lớn hơn có phần thiếu hụt điện tử hơn. Do đó, chúng dễ tiếp nhận các electron cần thiết để tổng hợp quá trình quang hợp nhân tạo hơn.

Thành công này là một bước tiến lớn để thực hiện mục tiêu của nhiều nhà nghiên cứu trong việc tìm cách sử dụng quá trình quang hợp nhân tạo nhằm chế tạo nhiên liệu năng lượng sạch.

Điều tuyệt vời của quá trình quang hợp nhân tạo là nó có thể được sử dụng để loại bỏ các chất gây ô nhiễm trong không khí vì carbon dioxide là một thành phần cần thiết trong quá trình này. Bằng cách đó, quá trình này có thể đồng thời đem lại hai tác động tích cực: làm sạch không khí và cung cấp năng lượng sạch hơn.

Huỳnh Thanh Thảo
Nguồn: Sciencealert, Futurism.

Facebook Comments

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *