通过人工光合作用，人类可以利用太阳能结合二氧化碳并生产氢气。化学家们进一步推进了这项技术：他们合成了一堆染料，这些染料与植物的光合作用设备非常接近。它能吸收光能，利用它分离电荷载体，并在堆叠中快速高效地转移它们。
光合作用是一个奇妙的过程：植物利用它从简单的原料二氧化碳和水中生产糖分子和氧气。它们从阳光中获取这个复杂过程所需的能量。
如果人类能够模仿光合作用，将会有许多好处。来自太阳的自由能量可以用来从大气中去除二氧化碳，并利用它构建碳水化合物和其他有用的物质。也可以生产氢气，因为光合作用将水分解成其成分氧气和氢气。
光合作用：一个复杂过程涉及众多参与者
因此，许多研究人员致力于人工光合作用也就不足为奇了。这并不容易，因为光合作用是一个极其复杂的过程：它在植物细胞中以多个独立步骤进行，涉及许多染料、蛋白质和其他分子。然而，科学正在不断取得新的进展。
在人工光合作用领域的领先研究人员之一是德国巴伐利亚州维尔茨堡的尤利乌斯-马克西米利安大学（JMU）的化学教授弗兰克·沃尔特纳（Frank Würthner）。他的团队现在已成功地模仿了自然光合作用的第一步，利用一种精密的人工染料排列并对其进行了更精细的分析。
这些结果是在与韩熙大学（Yonsei University）金东浩教授的团队合作中获得的，已发表在《自然化学》（Nature Chemistry）杂志上。
堆叠系统中的快速高效能量传输
研究人员成功合成了一种颜色堆叠，与植物细胞中的光合作用设备非常相似——它在一端吸收光能，利用它分离电荷载体，并通过电子传输一步一步传输到另一端。该结构由四个堆叠的来自菲咯基双亚胺类的染料分子组成。
“我们可以通过光来特定触发这种结构中的电荷传输，并进行了详细分析。它高效且快速。这是朝着人工光合作用发展的一重要步骤，”合成堆叠结构的JMU博士生利安德·厄恩斯特（Leander Ernst）表示。
超分子线作为研究工作的目标
接下来，JMU研究团队想将四个堆叠染料分子的纳米系统扩展到更多组件——目标是最终创造一种吸收光能并能在更长距离上快速高效传输的超分子线。这将是向可用于人工光合作用的新型光功能材料迈出的进一步一步。
