Ливерпульский университет объявил о значительном прорыве в области инженерной биологии и чистой энергии. Исследователи разработали гибридный нанореактор, который использует солнечный свет для эффективного производства водорода, предоставляя устойчивую и экономически выгодную альтернативу традиционным фотокатализаторам.
Новый нанореактор объединяет природную эффективность биологических процессов и точность синтетического дизайна, обеспечивая производство водорода — чистого и возобновляемого источника энергии. Это решение призвано решить одну из ключевых проблем: использование солнечной энергии для производства топлива. Природные системы фотосинтеза давно доказали свою эффективность в улавливании солнечного света, но искусственные системы долгое время не могли справиться с этой задачей. Новый подход к искусственному фотокатализу стал важным шагом в улучшении производительности.
Гибридный нанореактор стал результатом интеграции биологических и синтетических материалов. В его основе — рекомбинантные оболочки α-карбоксисом, которые являются микрочастицами бактерий, а также микропористый органический полупроводник. Эти карбоксисомные оболочки защищают чувствительные ферменты гидрогеназы, ответственные за производство водорода, но подверженные деактивации кислородом. Инкапсуляция ферментов помогает сохранить их активность и эффективность.
Профессор Лунин Лю, заведующий кафедрой микробной биоэнергетики и биоинженерии Ливерпульского университета, в сотрудничестве с профессором Энди Купером и директором университета по инновационным материалам, синтезировал органический полупроводник, который действует как антенна для поглощения света. Этот полупроводник поглощает видимый свет и передает образующиеся экситоны биокатализатору, что способствует выработке водорода.
Профессор Лю отметил, что, имитируя структуры и функции естественного фотосинтеза, ученые создали нанореактор, который эффективно сочетает поглощение света и синтез экситонов с биокаталитической силой ферментов. Это позволяет производить водород, используя солнечный свет в качестве единственного источника энергии.
Результаты исследования имеют большие перспективы для устойчивого производства водорода, устраняя зависимость от дорогих драгоценных металлов, таких как платина. Это открывает путь к экономически более эффективной альтернативе традиционным синтетическим фотокатализаторам, при этом достигается сопоставимая эффективность. Новый подход имеет потенциал для широкого применения в биотехнологии.
Профессор Энди Купер, директор Фабрики инновационных материалов, подчеркнул важность сотрудничества между факультетами университета и отметил, что это открытие создает возможности для разработки биомиметических нанореакторов с применением в области чистой энергии и энзимной инженерии, что способствует созданию безуглеродного будущего.
Ранее ученые из Института AIRI и МГУ предложили метод прогнозирования легирования сплавов на основе железа и родия (Fe–Rh), который может быть использован для повышения прочности металлоконструкций и их устойчивости к коррозии.