Исследовательская группа под руководством доцента Шого Мори и профессора Сусуму Сайто из Университета Нагои разработала революционный метод искусственного фотосинтеза, который использует солнечный свет и воду для получения энергии и ценных органических соединений, включая фармацевтические материалы, из отработанных органических соединений. Это достижение представляет собой значительный шаг на пути к устойчивому производству энергии и химических веществ. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.
«Искусственный фотосинтез включает в себя химические реакции, имитирующие процесс преобразования растениями солнечного света, воды и углекислого газа в богатую энергией глюкозу», — пояснил Сайто. «Отходы, которые часто появляются при других процессах, не образуются; вместо этого создаются только энергия и полезные химические вещества».
Методика, которую ученые назвали искусственным фотосинтезом, направленным на органический синтез (APOS), отвечает всем критериям фотосинтеза. Она представляет собой смену парадигмы в этой области благодаря использованию органических веществ и воды в качестве сырья для реакции.
«Ключом к успеху APOS является совместное действие двух типов неорганических полупроводниковых фотокатализаторов», — говорит Сайто. Катализаторы способствуют разложению отработанной органики путем расщепления воды, что в итоге приводит к синтезу полезных органических соединений и «зеленого» водорода.
Исследователи описывают целый ряд практических применений своего открытия. В ходе эксперимента они использовали различное органическое сырье для синтеза более 25 различных спиртов и эфиров, содержащих широкий спектр функциональных групп, включая аналог антидепрессанта и лекарство от сенной лихорадки. Метод также позволяет модифицировать органические материалы для создания лекарства от повышенного уровня липидов в крови.
«Наша техника потенциально может производить полезные углеродные материалы без образования углекислого газа и отходов», — говорит Сайто. «В качестве примера можно привести ацетонитрил, который мы использовали в этом эксперименте в качестве исходного материала. Ацетонитрил — это побочный продукт, образующийся при промышленном массовом производстве полимеров и углеродных нановолокон. Использование его в APOS позволило превратить его в полезный продукт, потенциально сократив количество отходов».
Это исследование знаменует собой начало новой области искусственного фотосинтеза для органического синтеза, а его результаты будут способствовать устойчивому производству химических веществ в медицине и сельском хозяйстве с использованием возобновляемых источников энергии и ресурсов, таких как солнечный свет и вода.
