http://www.physorg.com/news/2011-05-nanoparticles-scientists-harvest-solar-fuels.html
By Louise Lerner, May 19, 2011
(PhysOrg.com) -- 為船夫與池塘業主所痛恨的卑微藻類，也許有朝一日能協助我們提供天然的機械（raw machinery），藉此驅動我們的電器。
Utschig 與 Tiede 是 Argonne 光合作用小組的成員，為了理解光合作用 -- 世上最神秘且最美妙的化學過程之一 -- 他們已花了十五年的時間研究。光合作用從光禿禿的、被隕石轟的坑坑巴巴的行星（那維持空無一物達十億年）上建造出一顆綠色地球；它使大氣的組成傾向氧，讓各種生命得以繁盛，包括我們。
這個化學小組是一個更大投入的一部分，那要開發出有效的方法來製造出被稱為「太陽燃料（solar fuel）」的東西。當人們想到太陽能時，絕大部分的人會想到太陽能板，不過太陽能板所產生的能量得要被正確的使用 -- 它們直接產生電力，那無法被輕易地儲存。
替代品是「太陽燃料」，那從太陽汲取出能量以創造出可以被儲存以供後續使用的「燃料」，例如氫。氫，在減少二氧化碳排放上，一種有前途的燃料，顯然很乾淨：當它被當成燃料燃燒時，水是它的副產品。但我們仍要找到一種低成本的方法來製造大量的氫。
"基本上，我們已對光合作用進行逆向工程，" Argonne 化學家 David Tiede 表示，他是本論文共同作者。"如果我們了解大自然如何辦到，那我們就能夠調校這個過程以製造氫。"
絕大多數針對太陽燃料的努力都聚焦在一種蛋白質複合體上，那稱為 Photosystem I（光系統 I，PSI），那是可在所有綠色植物中找到的、光合作用二重奏的前半部。當光擊中 PSI 複合體，它轉瞬間將一個電子撞到「（受）激態」。目標是要讓電子從它原本的原子分離 -- 留下一個帶正電荷的「電洞」 -- 並將之引導至一個人造催化劑以製造氫。不過這個電子維持在激態的時間很短；這個催化劑得要在這麼小的時窗中抓到它。
這個小組與共同作者 Nada Dimitrijevic 設計出鉑奈米粒子催化劑。當光生電子（light-generated electrons）累積的時候，這些催化劑所具有的尺寸與表面化學特性，可讓它們黏住 PSI 分子。當這種修改過的鉑奈米粒子與 PSI 在水中混合後，這二者會連在一起。
"鉑奈米粒子與 PSI 具有同樣大小的尺寸與表面電荷，PSI 將會自然地結合，" Tiede 說。
因為這項研究設計把鉑當成催化劑使用，那太過昂貴以至於不具成本效益，因此這項研究是一種概念驗證。未來的研究希望能改良這種方法的效率、可靠性以及讓它更經濟。
"下個階段我們將以非鉑的催化劑進行實驗，" Utschig 說。"希望我們能發現一種催化劑，那能以更便宜的金屬製造，那將使得此過程對於大規模使用更具吸引力。"
※ 相關報導：
＊ Photocatalytic Hydrogen Production from Noncovalent Biohybrid Photosystem I/Pt Nanoparticle Complexes
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jz101728v
Lisa M. Utschig, Nada M. Dimitrijevic, Oleg G. Poluektov,＊ 以陽光將水分裂成氫與氧
Sergey D. Chemerisov, Karen L. Mulfort, and David M. Tiede
J. Phys. Chem. Lett., 2011, 2 (3), pp 236–241
doi: 10.1021/jz101728v
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