Wetenschappers beschrijven het ontwerp van een PSI-BNP-PSII-conjugaat dat kan worden gebruikt als een platform voor het ontwikkelen van een lichtgestuurd, watersplitsend nanoapparaat voor het opwekken van waterstof, in biomedische spectroscopie en beeldvorming

Zonne-energie wordt door sommigen beschouwd als de ultieme oplossing om de huidige energiecrisis en de opwarming van de aarde en de milieucrises veroorzaakt door overmatig verbruik van fossiele brandstoffen aan te pakken. Echter, deze schone en onuitputtelijke energiebron is moeilijk op te vangen en op te slaan. In een nieuwe studie, wetenschappers stellen voor zonne-energie te gebruiken om waterstof te produceren door water te splitsen, rapporten Biomedische spectroscopie en beeldvorming .

Waterstof is een schone, flexibele energiedrager voornamelijk geproduceerd uit fossiele brandstoffen. Een andere benadering kiezen, wetenschappers keken naar hoe planten en andere organismen fotosynthese gebruiken om lichtenergie om te zetten in chemische energie die kan worden opgeslagen en later kan worden vrijgegeven als dat nodig is om de activiteiten van de organismen te voeden. Ze ontwierpen een gouden nanodeeltjesconjugaat dat kan worden gebruikt als een platform om een ​​semi-kunstmatig fotosynthesesysteem te ontwikkelen met behulp van een door licht aangedreven, watersplitsend nanoapparaat voor het opwekken van waterstof.

"Fotosynthese in planten en algen is een efficiënt middel om licht en energie om te zetten in opneembare chemische energie, " verklaarde hoofdonderzoeker Takumi Noguchi, doctoraat, Afdeling Materiaalkunde, Graduate School of Science, Universiteit van Nagoya, Nagoya, Japan. "Kunstmatige fotosynthese, die natuurlijke fotosynthese nabootst maar direct brandstoffen genereert zoals alcoholen en waterstof in plaats van suikers, kan de sleutel zijn tot het oplossen van ons energieprobleem."

In dit onderzoek, wetenschappers assembleerden cyanobacteriële fotosysteem I (PSI) en fotosysteem II (PSII) complexen op een gouden nanodeeltje (BNP) om een ​​PSI-GNP-PSII-conjugaat te genereren door middel van genetisch gemodificeerde histidine-tags die aan de PSI- en PSII-eiwitten zijn bevestigd, gericht op de ontwikkeling van een watersplitsend nanosysteem. Ze werden geassembleerd door de bereidingsmethode van een PSII-BNP-conjugaat te wijzigen. Fluorescentiemeting met één deeltje met behulp van een cryogene microscoop en conventionele optische absorptie- en fluorescentiemetingen leverden definitief bewijs dat zowel PSI- als PSII-complexen aan elkaar zijn gebonden tot een enkel BNP in het gegenereerde PSI-GNP-PSII-conjugaat.

Deze onderzoeksgroep had eerder aangetoond dat PSII-kerncomplexen de zuurstofontwikkelingsactiviteit in PSII-BNP-conjugaten behielden, waarin de PSII-complexen zijn gebonden aan BNP's aan de elektronenacceptorzijde. Er is ook gemeld dat PSI-complexen waterstof kunnen ontwikkelen bij bestraling met behulp van elektronen van opofferende elektronendonoren wanneer ze zijn gekoppeld aan platina-nanodeeltjes.

"Dus, het PSI-BNP-PSII-conjugaat dat we in de huidige studie hebben gegenereerd, kan een nuttig platform zijn voor de verdere ontwikkeling van een lichtgestuurd, watersplitsend nanoapparaat voor de productie van waterstof uit water met behulp van zonne-energie, " concludeerde Dr. Noguchi.