Kawanishi, Japan, 15. November 2022 /PRNewswire/ — Ëmweltproblemer wéi de Klimawandel, d'Verarmung vun natierleche Ressourcen, d'Aussterwe vun Aarten, Plastikverschmotzung an d'Entbëschung verschäerfen sech weltwäit wéinst enger Bevëlkerungsexplosioun.
Kuelendioxid (CO2) ass e Treibhausgas an eng vun den Haaptursaache vum Klimawandel. An dësem Kontext kann e Prozess, deen als "kënschtlech Fotosynthese (CO2-Fotoreduktioun)" bekannt ass, organescht Rohmaterial fir Brennstoffer a Chemikalien aus CO2, Waasser a Solarenergie produzéieren, genee wéi et Planzen maachen. Gläichzäiteg reduzéieren si och d'CO2-Emissiounen, well CO2 als Rohmaterial fir d'Produktioun vun Energie a chemesche Ressourcen benotzt gëtt. Dofir gëllt déi kënschtlech Fotosynthese als eng vun de leschten gréngen Technologien.
MOFs (Metal Organic Frameworks) si ultraporéis Materialien, déi aus Cluster vun anorganesche Metaller a organesche Linker zesummegesat sinn. Si kënnen op molekularem Niveau am Nanometerberäich kontrolléiert ginn an hunn eng grouss Uewerfläch. Wéinst dësen Eegeschafte kënnen MOFs an der Gasspäicherung, der Trennung, der Metalladsorptioun, der Katalyse, der Medikamentenliwwerung, der Waasserbehandlung, Sensoren, Elektroden, Filteren, etc. agesat ginn. Viru kuerzem gouf festgestallt, datt MOFs CO2-Erfassungsfäegkeet hunn, déi mat CO2 photoreduzéiert ka ginn, dat heescht künstlech Fotosynthese.
Quantepunkte sinn dogéint ultradënn Materialien (0,5–9 nm), deenen hir optesch Eegeschafte mat de Reegele vun der Quantechemie an der Quantemechanik iwwereneestëmmen. Si gi "kënschtlech Atomer oder kënschtlech Molekülen" genannt, well all Quantepunkt aus nëmmen e puer oder e puer dausend Atomer oder Moleküle besteet. An dësem Gréisstberäich sinn d'Energieniveauen vun den Elektronen net méi kontinuéierlech a gi getrennt wéinst engem physikalesche Phänomen, dat als Quante-Entgrenzungseffekt bekannt ass. An dësem Fall hänkt d'Wellenlängt vum emittéierte Liicht vun der Gréisst vun de Quantepunkte of. Dës Quantepunkte kënnen och an der kënschtlecher Fotosynthese agesat ginn wéinst hirer héijer Liichtabsorptiounskapazitéit, hirer Fäegkeet, multiple Exzitonen ze generéieren, an hirer grousser Uewerfläch.
Souwuel MOFs wéi och Quantepunkte goufen am Kader vun der Green Science Alliance synthetiséiert. Virdrun hunn si erfollegräich MOF Quantepunkt-Kompositmaterialien benotzt fir Amberesäure als spezielle Katalysator fir künstlech Fotosynthese ze produzéieren. Dës Katalysatoren sinn awer a Pulverform an dës Katalysatorpulver mussen duerch Filtratioun an all Prozess gesammelt ginn. Well dës Prozesser net kontinuéierlech sinn, si se dofir schwéier fir praktesch industriell Notzungen anzewenden.
Als Äntwert hunn den Här Tetsuro Kajino, den Här Hirohisa Iwabayashi an den Dr. Ryohei Mori vun der Green Science Alliance Co., Ltd. hir Technologie benotzt fir dës speziell künstlech Fotosynthesekatalysatoren op bëllegen Textilplacken ze immobiliséieren an en neie Prozess fir d'Produktioun vu Formesäure entwéckelt, deen a prakteschen industriellen Uwendungen kontinuéierlech funktionéiere kann. Nom Ofschloss vun der künstlecher Fotosynthese-Reaktioun kann d'Waasser mat Formesäure fir d'Extraktioun erausgeholl ginn, an neit frëscht Waasser kann zréck an de Behälter bäigefüügt ginn, fir d'künstlech Fotosynthese kontinuéierlech nees opzehuelen.
Mieresäure kann de Waasserstoffbrennstoff ersetzen. Ee vun den Haaptgrënn, déi d'Verbreedung vun enger Waasserstoffgesellschaft weltwäit verhënneren, ass datt Waasserstoff dat klengst Atom am Universum ass, dofir ass et schwéier, en ze späicheren, an d'Produktioun vun engem Waasserstofftank mat engem héijen Ofdichtungeffekt ganz deier ass. Zousätzlech kann Waasserstoffgas explosiv sinn an e Sécherheetsrisiko duerstellen. Well Mieresäure eng Flëssegkeet ass, ass se méi einfach als Brennstoff ze späicheren. Wann néideg, kann Mieresäure benotzt ginn, fir d'Produktioun vu Waasserstoff in situ ze katalyséieren. Zousätzlech kann Mieresäure als Rohmaterial fir verschidde Chemikalien benotzt ginn.
Och wann d'Effizienz vun der künstlecher Fotosynthese nach ëmmer niddreg ass, wäert d'Green Science Alliance weider fir Verbesserunge vun der Effizienz kämpfen, fir praktesch Uwendungen vun der künstlecher Fotosynthese ze etabléieren.