Система искусственного фотосинтеза

28.03.2020

Фотосинтез - это химическая реакция, вызванная солнечным светом, которую зеленые растения и водоросли используют для превращения углекислого газа (CO2) в клеточное топливо. Ученые по всему миру стремятся использовать ее для создания видов топлива, которые могут питать наши дома и транспортные средства. Команде Хайнца Фрея (Heinz Frei) из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли удалось создать технологию, которая очень близка к решению этой задачи.

Новая система искусственного фотосинтеза включает в себя "солнечную топливную плитку", которая содержит миллиарды наноразмерных трубок, зажатых между крышками из тонкого, слегка гибкого силиката, с отверстиями для трубок, пронизывающими эти крышки. Каждая крошечная (около 0,5 микрометра в ширину) полая трубка внутри плитки состоит из трех слоев: внутреннего слоя из оксида кобальта, среднего слоя из диоксида кремния и внешнего слоя из диоксида титана. Во внутреннем слое трубки энергия солнечного света, доставляемая оксиду кобальта, расщепляет молекулы воды (в форме влажного воздуха, который проходит через внутреннюю часть каждой трубки), образуя свободные протоны и кислород. Протоны легко протекают через наружный слой и объединяются с диоксидом углерода, в результате чего образуется топливо - монооксид углерода.

Топливо собирается в пространстве между трубками и его можно легко слить в отдельную емкость. При этом средний слой стенки трубы удерживает кислород, образующийся в результате окисления воды во внутренней части трубы, и блокирует проникновение двуокиси углерода и образующихся молекул топлива снаружи внутрь, тем самым разделяя две очень несовместимые зоны химической реакции.

Дизайн системы имитирует реальные живые фотосинтетические клетки, которые разделяют реакции окисления и восстановления с органическими мембранными компартментами внутри хлоропласта.

В настоящее время с помощью новой системы ученые получают топливо в виде монооксида углерода и работают над получением метанола.

<< Назад: Суперконденсатор, растягивающийся в восемь раз 28.03.2020

>> Вперед: Растения для очистки воздуха на космических станциях 27.03.2020

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Недосып существенно сокращает жизнь 13.01.2026 Сон является одной из самых фундаментальных потребностей человека. Он влияет на обмен веществ, работу сердца и мозга, иммунитет и общее самочувствие. Современный ритм жизни часто заставляет людей жертвовать сном ради работы, учебы или развлечений, но ученые предупреждают: регулярный недосып может иметь далеко идущие последствия для здоровья и долголетия. Исследователи из Орегонского университета здравоохранения и науки пришли к выводу, что сон менее семи часов в сутки связан с сокращением продолжительности жизни. По данным специалистов, хроническая нехватка сна не только вызывает усталость и снижение работоспособности, но и постепенно сказывается на здоровье органов и систем, увеличивая риски развития различных заболеваний. Для анализа ученые использовали обширную национальную базу данных США, сопоставляя показатели ожидаемой продолжительности жизни на уровне штатов с результатами опросов Центров контроля и профилактики заболеваний за период с 2019 по 2025 годы. Они учитывали множество факторов образа жизни, включая питание, физическую активность, социальную изоляцию и длительность сна. Результаты показали, что именно продолжительность сна является одним из сильнейших факторов, влияющих на долголетие. Ее влияние оказалось более значимым, чем качество питания или регулярность физических упражнений. Единственным образом жизни, оказывающим еще более выраженный негативный эффект на продолжительность жизни, оказалось курение. Хотя исследование не сосредотачивалось на конкретных биологических механизмах, авторы отмечают, что сон играет ключевую роль в поддержании здоровья сердечно-сосудистой системы, функционировании мозга и иммунной защиты организма. Регулярный сон позволяет организму восстанавливаться, очищать мозг от токсинов и поддерживать гормональный баланс. Хроническое недосыпание, по словам ученых, может приводить к повышению артериального давления, нарушению работы сердца, ослаблению иммунитета и ухудшению когнитивных функций. Со временем это отражается на снижении продолжительности жизни, даже если человек ведет активный и относительно здоровый образ жизни. Результаты исследования подчеркивают важность формирования здоровых привычек сна. Для большинства взрослых оптимальная продолжительность сна составляет 7-9 часов, и регулярное отклонение в меньшую сторону несет прямой риск для здоровья и долголетия.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026