Фотосистема II или как добыть энергию солнечного света

Фотосистема II или как добыть энергию солнечного света

Недавняя публикация международной исследовательской группы на страницах издания «Nature» разогрела интерес научного сообщества. Журнал в рамках публикации напечатал изображения высокой степени разрешения «Фотосистемы II». Это белковый комплекс разделения воды на ионы водорода и кислород в момент фотосинтеза. Сделанные изображения должны раскрыть тонкости сложного механизма, помочь в деле разработки недорогих, эффективных устройств солнечного топлива.

Немного истории формирования Земли

Когда формировалась планета Земля, атмосфера была перенасыщена углекислым газом. Свободные молекулы кислорода практически отсутствовали. Ранние формы жизни, подобные современным микроорганизмам, удовлетворяли энергетические потребности «поеданием» небольших энергоемких молекул.

Впоследствии, по мере развития планеты, некоторые микроорганизмы приспособились собирать солнечную энергию и сохранять в богатых энергией молекулах, таких как сахароза. Продолжалось это до момента, пока эти же формы ранней жизни не приспособились извлекать электроны и протоны из молекул воды. Эволюция обернулась значительными изменениями, приведшими к развитию жизни в современном виде.

Минуло почти полвека с момента, когда Бессель Кок установил: биологическое окисление воды в «Фотосистеме II» включает в себя пятиступенчатый реакционный цикл катализатора. Накапливаются четыре окислительных эквивалента до момента, когда окисление воды происходит в быстрой согласованной реакции.

Несмотря на получение в рамках последних исследований структуры с высоким разрешением темно-стабильного состояния «Фотосистемы II», структурные изменения, происходящие в течение пятиступенчатого реакционного цикла, в основном продолжают оставаться неизвестными.

Как получали картину с высоким разрешением

Используя ультракороткие (фемтосекундные) рентгеновские лазерные импульсы, международной группе исследователей удалось получить изображения высокого разрешения «Фотосистемы II».

В частности, получены изображения катализатора расщепления водой всех четырех устойчивых состояний реакционного цикла. Также получены снимки реакционных последовательностей между некоторыми стабильными состояниями.

Исследовательская группа ожидает, что понимание работы «Фотосистемы II» будет способствовать активации дешёвых, богатых ионами кальция и марганца металлов. Это позволит сформировать один из лучших катализаторов окисления воды, доступных на сегодняшний день.

Новая технология катализа откроет двери для разработки доступных по цене, эффективных устройств солнечного топлива, допускающих  хранение солнечной энергии в связях молекулярного водорода. Не исключается получение иного вида солнечного топлива посредством использования двуокиси углерода или азота.


При помощи информации: UU


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *