合成的“紫色膜”將陽光轉變成氫燃料

據外國媒體報道：美國能源部阿貢國家實驗室deyanjiurenyuanfaxianleyizhongxindeliyongtaiyangnengshengchanranliaodefangfa。qikaifadeshengwuzhiyangguangcaijizhuangzhiwanquanyourengonghechengdefangfawancheng
，bingqiekeyibuxuyaohuoxibaotijiukeyishixiantaiyangnengdeshouji。

該研究成果以Cell-Free Synthetic Biology Chassis for Nanocatalytic Photon-to-Hydrogen Conversion為題發表在了ACS Nano上
，第一作者為阿貢國家實驗室納米尺度材料中心的一位科學家Elena Rozhkova
，合作者包括：西北大學的Angela Chang，阿貢的材料科學部門的ValentynNovosad，莫斯科物理與技術研究所的Vladimir Cupin和納米尺度材料和西北大學的Richard Schaller。據悉，論文作者將這種新材料稱為“合成紫膜”

，是生產清潔燃料，幫助解決全球能源挑戰的重要一步。

這些合成的紫色膜包含脂質，人造蛋白質和半導體納米顆粒的有機化合物的微小圓盤，當它們合在一起時，可以將陽光轉化為氫燃料。Rozhkova表示，與其他方法不同，團隊已經能夠使用環保的無鎘材料來使納米結構在可見光下有效地工作。

人造蛋白質通常存在於Halobacterium salinarum的de膜mo中zhong，這zhe是shi一yi種zhong古gu老lao的de單dan細xi胞bao生sheng物wu，生sheng活huo在zai極ji端duan高gao鹽yan的de條tiao件jian下xia，如ru猶you他ta州zhou的de大da鹽yan湖hu和he黃huang石shi國guo家jia公gong園yuan的de溫wen泉quan
，呈cheng現xian為wei紫zi色se羽yu狀zhuang水shui。在zai細xi菌jun中zhong，蛋dan白bai質zhi使shi用yong來lai自zi可ke見jian光guang的de能neng量liang將jiang質zhi子zi泵beng送song穿chuan過guo細xi胞bao膜mo，產chan生sheng化hua學xue能neng梯ti度du，從cong而er生sheng產chan並bing儲chu存cun能neng量liang。

為了創建膜蛋白的合成版本
，研究人員使用了最少的關鍵細胞元素：納米圓盤

，通過編碼蛋白質的合成DNA
，製zhi造zao所suo需xu的de其qi他ta生sheng物wu成cheng分fen，包bao括kuo氨an基ji酸suan
，以yi及ji分fen離li的de核he糖tang體ti蛋dan白bai質zhi的de部bu分fen。這zhe使shi得de合he成cheng細xi菌jun視shi紫zi紅hong質zhi在zai納na米mi圓yuan盤pan中zhong的de成cheng功gong表biao達da。這zhe表biao明mingElena Rozhkova和阿貢國家實驗室的研究人員成功開發了合成紫膜組件。包括納米圓盤，二氧化鈦和鉑納米顆粒的組件可以將陽光轉化為氫燃料。

阿貢國家實驗室的材料科學家Val Novosad表biao示shi，使shi用yong高gao分fen辨bian率lv掃sao描miao探tan針zhen顯xian微wei鏡jing，人ren造zao蛋dan白bai質zhi合he成cheng的de過guo程cheng非fei常chang精jing確que地di可ke視shi化hua。一yi旦dan製zhi備bei，合he成cheng紫zi色se膜mo與yu二er氧yang化hua鈦tai納na米mi顆ke粒li組zu裝zhuang
，在zai可ke見jian光guang下xia析xi氫qing。當dang人ren造zao蛋dan白bai質zhi改gai性xing的de二er氧yang化hua鈦tai吸xi收shou可ke見jian光guang時shi
，它ta使shi用yong光guang的de能neng量liang產chan生sheng電dian子zi，最zui終zhong與yu助zhu催cui化hua劑ji表biao麵mian上shang的de質zhi子zi相xiang互hu作zuo用yong形xing成cheng氫qing。結jie果guo表biao明ming，與yu基ji於yu細xi菌jun紫zi膜mo的de係xi統tong相xiang比bi
，完wan全quan人ren造zao係xi統tong有you與yu之zhi相xiang似si甚shen至zhi更geng高gao的de產chan氫qing效xiao率lv。

該研究強調了半導體從可見光中吸收能量的能力，而不是紫外線（UV）光，這是可再生能源研究的核心。因為在所有從太陽進來的光中，隻有約4％的光含有紫外線光，這使得紫外線光不是能源生產方麵的最佳選擇。