Penyelidik dari Makmal Kebangsaan Lawrence Berkeley, dengan kerjasama beberapa rakan akademik, telah mendedahkan kemajuan ketara dalam fotosintesis buatan, menunjukkan keupayaan untuk mengubah CO₂ kepada hidrokarbon berharga seperti etana dan etilena.
Diterbitkan baru-baru ini dalam Pemangkinan Alam Semulajadi, kajian itu menyerlahkan sistem baru yang menggunakan bahan tembaga dan perovskit berstruktur nano untuk meniru kebolehan menangkap cahaya klorofil, pigmen hijau yang memacu fotosintesis dalam tumbuhan. Pendekatan inovatif ini bukan sahaja mewakili lonjakan besar ke hadapan dalam penyelidikan tenaga tetapi juga sejajar dengan matlamat kemampanan yang lebih luas dengan menggunakan hanya cahaya matahari, CO₂ dan air.
Sistem baharu ini menyepadukan bahan perovskit, yang diiktiraf untuk keberkesanannya dalam aplikasi fotovoltaik, dengan elektromangkin tembaga "bunga nano" yang unik. Reka bentuk ini mendapat inspirasi daripada enzim semula jadi yang memudahkan fotosintesis, seterusnya meningkatkan fungsi peranti. Tidak seperti pemangkin logam tradisional, reka bentuk kuprum membolehkan sintesis hidrokarbon yang lebih kompleks dengan dua atom karbon, penting untuk menghasilkan pelbagai bahan api dan bahan kimia. Kejayaan ini mengembangkan landskap pengeluaran tenaga bersih, membuka jalan untuk penciptaan bahan mesra alam tanpa pelepasan karbon tambahan.
Penyelidikan ini merupakan komponen penting dalam Perikatan Cahaya Matahari Cecair (LiSA), inisiatif kerjasama yang diasaskan oleh Jabatan Tenaga AS. LiSA bertujuan untuk memupuk kemajuan dalam bahan api solar melalui penyelidikan antara disiplin, menyatukan lebih 100 saintis dari pelbagai institusi, termasuk Institut Teknologi California dan Makmal Tenaga Boleh Diperbaharui Kebangsaan. Dengan tumpuan untuk menyepadukan model teori dengan data percubaan masa nyata, LiSA menyasarkan untuk mempercepatkan kemajuan teknologi bahan api solar. Sejak penubuhannya pada 2020, LiSA telah membenarkan penambahbaikan dalam prestasi peranti dan ketahanan bahan, yang penting untuk skalabiliti sistem inovatif tersebut.
Peidong Yang (kanan) dan Jia-An Lin, seorang penyelidik siswazah, menggunakan penyerap foto perovskit halida plumbum, yang meniru klorofil penyerap cahaya daun, dan pemangkin elektrik yang diperbuat daripada tembaga yang menyerupai bunga kecil. (Kredit: Marilyn Sargent/Berkeley Lab)
Peidong Yang, seorang saintis kanan di Berkeley Lab dan pengarang bersama kajian itu, menekankan bahawa walaupun usaha sebelumnya dalam fotosintesis buatan sering bergantung pada bahan biologi, kemasukan tembaga meningkatkan ketahanan dan kestabilan sistem. Pasukan Yang kini menumpukan pada meningkatkan kecekapan teknologi daun tiruan ini dan membesarkan saiznya, yang akan menjadi penting untuk menskalakan sistem kepada aplikasi praktikal.
Penyelidikan ini bukan sahaja membawa saintis lebih dekat untuk mereplikasi produktiviti semula jadi daun tetapi juga membuka laluan baharu untuk membangunkan kaedah pengeluaran kimia yang mampan. Penemuan ini bukan sekadar satu langkah ke arah penggunaan karbon yang cekap tetapi juga menandakan potensi masa depan di mana pengeluaran tenaga dan tanggungjawab alam sekitar berjalan seiring, menangani keperluan tenaga global sambil mengurangkan kesan perubahan iklim.
