科學家開發了一種新的方法來實現人工光合作用，通過利用富含電子的金納米顆粒作為催化劑來產生高能烴。
在光合作用，通過重新排列水和二氧化碳分子，植物將能量從陽光轉化為葡萄糖。新過程通過產生液體燃料的化學操作模仿這種自然能力，而無需葉綠素。
“這裡的目的是從多餘的二氧化碳和其他可持續資源（例如陽光）中產生復雜的，可液化的碳氫化合物，”化學家普拉什特·賈恩（Prashant Jain）說來自伊利諾伊大學Urbana-Champaign。
“液態燃料是理想的選擇，因為它們比天然氣更容易，更安全，運輸更經濟。”
實現人造光合作用的好處將是巨大的，這給了我們一個清潔，自我維持的能源可能有一天為我們的房屋和汽車供電，僅通過模仿默認情況下的植物和其他生物所做的事情。
Prashant Jain，左，以及合著者Sungju Yu。 （Fred Zwicky）
因此，世界各地的科學家一直在研究如何利用太陽能作為一個無限的光合燃料來源，尤其是因為它也可以提供一種幫助我們的手段重新利用有害大氣二氧化碳。
Jain的新研究基於他在2018年領導的先前工作研究使用金納米顆粒作為替代葉綠素的替代品 - 一種色素在自然光合作用中充當催化劑，有助於推動化學反應。
“科學家經常希望植物了解將陽光，二氧化碳和水變成燃料的方法，”賈恩當時說。
在這些實驗中，團隊發現僅測量納米大小的微小球形顆粒可以吸收可見的綠燈並傳遞照片興奮的電子和質子。
這項新的研究採用了相同的技術，將CO2轉化為複雜的碳氫化合物燃料分子（包括丙烷和甲烷），它們是通過將綠光與離子液體中的金納米顆粒結合在一起而合成的。
“在這種方法中，[黃金]納米顆粒的等離激元激發在納米顆粒/溶液界面上產生富電荷的環境，有利於CO2激活，”研究人員在他們的論文中解釋，“雖然離子液體穩定在該界面形成的帶電中間體，從而促進了多步減少和C – C耦合。”
（Sungju Yu/Jain Lab/Urbana-Champaign伊利諾伊大學）
多於：金納米顆粒借出電子將紅色和灰色的二氧化碳分子轉化為碳氫化合物燃料分子。
除丙烷和甲烷外，該方法還可以使乙烯，乙炔和丙烯具有光合作用 - 複雜的分子排列，有一天可以使燃料電池中的能源存儲可行。
“因為它們是由長鏈分子製成的，所以[液體燃料]包含更多的鍵，”賈恩說，“這意味著他們更密集地包裝能量。”
儘管如此，與其他用於生成人工光合作用的方法一樣，突破的實用性最終將取決於其效率，以及在現實世界中實施的能力。
在這方面，研究人員承認他們現在需要完善金納米顆粒推動這些化學轉化的能力，並研究潛在的未來應用如何大規模運行。
“還有很長的路要走。”Jain在2018年解釋。
“我認為至少需要十年的時間才能找到實用的二氧化碳序列，二氧化碳固定，燃料形成技術，這些技術在經濟上是可行的。
“但是，對過程的每一個見解都會改善研究界可以移動的步伐。”
調查結果報告在自然通訊。
