這是科學研究的聖杯之一：發現一種方法複製光合作用的自然過程，這樣光就可以很容易地轉化為能量用於其他目的，就像植物一樣。 現在，美國的研究人員發現了一種人造材料，可以讓他們模仿這個系統來創造清潔、永續的能源。
佛羅裡達州立大學的研究人員發現了一種使用氧化錳（也稱為水鈉錳礦）捕獲陽光，然後利用太陽能產生氧化反應，將水 (H2O) 分解為氫氣 (H) 和氧氣 (O2) 的方法。 氧化發生在光合作用過程中，透過複製這部分自然過程，我們或許能夠透過簡單、實用的機制以新的方式產生能量。
“理論上，這應該是一種自我維持的能源，”何塞·L·門多薩-科爾特斯說，化學工程助理教授。 「也許在未來，你可以把這種材料放在你的屋頂上，它可以在太陽的幫助下將雨水轉化為能量。”
最重要的是，以這種方式使用氧化錳將是一種完全碳中立的生產氫燃料等能源的方法，並且不會對環境產生任何負面影響。 “你不會產生二氧化碳或廢物，”門多薩-科爾特斯說。
一旦產生，氫氣可以用作燃料並與氧氣燃燒形成H2O，並在此過程中釋放能量。 但氫燃料的產生通常是透過燃燒化石燃料來提供動力，這就是這項新技術如此令人興奮的原因。
當尋找一種既能促進水分解過程又能捕獲太陽能量的材料時，研究人員面臨兩個最初的挑戰：找到一種不會因暴露在水中而生鏽的材料，以及也是一個製作起來不太昂貴的東西。
門多薩-科爾特斯和他的團隊提出了答案 - 在他們的論文中進行了描述物理化學雜誌– 旨在開發一種由氧化錳製成的多層材料。 然而，只有當他們將多層剝離為單層時，他們才找到了他們想要的東西。 當他們這樣做時，材料能夠以更快的速度捕捉光線。
這怎麼可能？ 據研究人員稱，單層氧化錳材料提供了所謂的直接帶隙，而多層構成了間接帶隙。 光以不同的方式穿透不同種類的材料，但其能量只能被具有直接帶隙的材料有效地捕獲和儲存。
研究人員在這種情況下開發的材料的顯著之處在於，當只有單層時，它能夠更有效地捕獲能量——對於任何潛在的現實世界應用來說，這是一個理想的結果，因為它會更便宜，而且成本更低。
“這就是為什麼這種直接帶隙材料的發現如此令人興奮，”門多薩-科爾特斯說。 “它便宜、高效，而且不需要大量的陽光來捕獲足夠的陽光來進行燃料發電。”
現在還處於早期階段，到目前為止還沒有任何消息表明我們何時可以看到這種材料用於家用，但研究人員已經設想了家庭屋頂發電機等潛在應用，這是一個令人難以置信的令人興奮的發展。
