人工光合作用技术已经消除了其发展的主要障碍-来自亚利桑那州立大学和阿贡国家实验室的研究人员已经确定并解决了其功能性人工叶片设计的主要限制之一。
创造功能性的人造叶-能够利用太阳的能量将水廉价有效地转化为氢燃料和氧气-是BISfuel（亚利桑那州立大学能源前沿研究中心）的主要目标之一。
人工光合作用反应中心包含一个受生物启发的电子中继（黄色），模仿了光合作用的某些方面。亚利桑那州立大学
ASU化学教授托马斯·摩尔（Thomas Moore）表示：“起初，我们的人造叶不能很好地工作，我们对原因的诊断研究表明，快速化学反应必须与缓慢化学反应相互作用的步骤效率不高。“快速的一步是将光能转化为化学能的步骤，而慢速的一步是利用化学能将水转化为水的步骤。氢和氧。”
因此，研究人员开始对这些过程进行更彻底的研究，并寻求自然的启发-自然如何克服光合作用过程中发生的将水氧化产生氧气的类似问题？
摩尔继续说道：“我们仔细研究了一下，发现大自然已经采取了中间步骤。”“中间步骤涉及一个电子继电器，其中一半继电器以最佳方式与快速步骤相互作用，以满足它，然后另一半继电器有时间有效地进行水的缓慢氧化道路。”
根据这一观察结果，研究人员创建了一个模仿自然继电器的人工继电器，并观察到了很大的改进。
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为了了解他们所取得的成就，团队随后在原子级别上进行了详细研究，以了解其工作原理。他们使用X射线晶体学，光学和磁共振波谱技术确定参与中继的电子和质子的局部电磁环境，并借助理论（质子耦合电子传递机制）确定了电子的独特结构特征。中继。这是氢原子和氮原子之间的异常短键，有助于继电器正确工作。
他们还发现了人工继电器的电子结构的细微磁性特征，这些特征与自然系统中发现的那些特征相似。不仅改进了人工系统，而且团队更了解自然系统的工作原理。随着科学家开发出人造叶方法来可持续地利用太阳能来提供人类日益增长的食物，燃料和纤维，这将是重要的。
这项新研究刚刚发表在《自然化学》杂志上。
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