Peneliti Swiss telah merancang molekul yang terinspirasi oleh tanaman yang meniru fotosintesis dan dapat menahan empat muatan listrik saat terkena cahaya.
Kemampuan untuk menyimpan banyak muatan dapat menjadi kunci untuk menciptakan bahan bakar matahari seperti hidrogen, metanol, atau bensin bahan bakar sintetis yang akan menjadi karbon netral karena mereka hanya melepaskan sebanyak mungkin CO2 seperti yang digunakan untuk memproduksinya.
Memanfaatkan tenaga surya yang terinspirasi oleh tanaman
Tanaman menangkap sinar matahari dan menggunakannya untuk mengubah karbon dioksida menjadi gula yang menyimpan energi. Proses ini, yang dikenal sebagai fotosintesis, mendukung hampir semua kehidupan di bumi. Gula yang diproduksi oleh tanaman berfungsi sebagai bahan bakar untuk hewan dan manusia, yang melepaskan energi yang disimpan dengan memecahkannya. Proses ini mengembalikan karbon dioksida ke atmosfer, melengkapi siklus alami.
Para ilmuwan berharap untuk menggunakan prinsip yang sama ini sebagai panduan untuk mengembangkan bahan bakar bersih. Dengan menyalin cara tanaman mengkonversi cahaya, para peneliti bertujuan untuk menghasilkan senyawa yang kaya akan energi langsung dari sinar matahari. Bahan bakar matahari ini termasuk hidrogen, metanol, dan bensin sintetis. Ketika dibakar, mereka hanya akan melepaskan jumlah karbon dioksida yang sama yang awalnya diperlukan untuk membuatnya. Akibatnya, seluruh proses akan menjadi karbon netral.
Molekul yang menyimpan empat muatan
Di Kimia AlamiProfesor Oliver Wenger dan mahasiswa doktoral Mathis Brändlin menggambarkan kemajuan penting menuju tujuan fotosintesis buatan ini. Mereka telah merekayasa molekul yang dirancang khusus yang, ketika terpapar cahaya, dapat mengakomodasi empat muatan secara bersamaan – dua positif dan dua negatif.
Mampu menyimpan sementara beberapa tuduhan adalah langkah penting dalam mengubah sinar matahari menjadi energi kimia yang dapat digunakan. Muatan kemudian dapat diterapkan untuk memicu reaksi, seperti membelah air menjadi hidrogen dan oksigen.
Molekul itu sendiri dibangun dari lima komponen terkait, masing -masing dengan peran yang berbeda. Di satu ujung, dua bagian melepaskan elektron dan dengan melakukannya menjadi bermuatan positif. Di ujung yang berlawanan, dua bagian lainnya menyerap elektron dan bermuatan negatif. Di pusat, para peneliti menempatkan unit yang peka terhadap cahaya yang menangkap energi matahari dan memulai transfer elektron.
Dua kilatan cahaya, empat kargo
Untuk menghasilkan empat tuduhan, para peneliti mengambil pendekatan bertahap menggunakan dua kilatan cahaya. Kilatan cahaya pertama mengenai molekul dan memicu reaksi di mana muatan positif dan negatif diproduksi. Tuduhan ini melakukan perjalanan ke ujung molekul yang berlawanan. Dengan flash cahaya kedua, reaksi yang sama terjadi lagi, sehingga molekul kemudian mengandung dua muatan positif dan dua negatif.
Bekerja bahkan dalam cahaya redup
“Eksitasi bertahap ini memungkinkan untuk menggunakan cahaya redup secara signifikan. Sebagai hasilnya, kami telah bergerak dekat dengan intensitas sinar matahari,” jelas Brändlin. Penelitian sebelumnya membutuhkan cahaya laser yang sangat kuat, yang jauh dari visi fotosintesis buatan. “Selain itu, muatan dalam molekul tetap stabil untuk waktu yang lama untuk digunakan untuk reaksi kimia lebih lanjut.”
Siapa yang mengatakan, molekul baru belum menciptakan sistem fotosintesis buatan yang berfungsi. “Tapi kami telah mengidentifikasi dan menerapkan bagian penting dari teka -teki,” kata Oliver Wenger. Temuan baru dari penelitian ini membantu meningkatkan pemahaman kita tentang transfer elektron yang merupakan pusat fotosintesis buatan. “Kami berharap ini akan membantu kami berkontribusi pada prospek baru untuk masa depan energi berkelanjutan,” kata Wenger.
Referensi: “Akumulasi muatan ganda yang diinduksi dalam senyawa molekuler” oleh Mathis Brändlin, Björn Pfund dan Oliver S. Wenger, 25 Agustus 2025, Kimia Alami.
Doi: 10.1038/s41557-025-01912-x
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan Buletin ScitechDaily.
NewsRoom.id
