การวิจัยใหม่ช่วยแก้ปัญหาด้านพลังงานสะอาด

Gary Moore นักวิจัยจาก Biodesign Center for Applied Structural Discovery คิดว่าเคมีจะมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาวิธีแก้ปัญหาที่สะอาดเพื่อแก้ปัญหาที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกด้านพลังงานของโลก ในงานวิจัยใหม่ที่ปรากฏบนปกวารสารChemElectroChemมัวร์และเพื่อนร่วมงานของเขาอธิบายถึงการใช้โมเลกุลรูปวงแหวนที่เรียกว่า พอร์ไฟริน โมเลกุลดังกล่าวซึ่งเป็นหนึ่งในสารสีที่มีมากที่สุดในธรรมชาติ มีชื่อเสียงในด้านความสามารถในการเร่งหรือเร่งปฏิกิริยาเคมี รวมถึงปฏิกิริยาที่สำคัญที่เกิดขึ้นในระบบของสิ่งมีชีวิต ในบรรดาปฏิกิริยาเหล่านี้ ได้แก่ การเปลี่ยนพลังงานรังสีจากดวงอาทิตย์เป็นพลังงานเคมีที่เก็บไว้ในพันธะโมเลกุล พลังงานสะอาด ซึ่งเป็นกระบวนการที่พืชและจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงใช้ประโยชน์ พลังงานเคมีนี้สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงในการเผาผลาญของสิ่งมีชีวิตผ่านกระบวนการหายใจระดับเซลล์ นักวิจัยอย่าง Moore หวังที่จะดึงหน้าจาก playbook ของธรรมชาติ สร้างอะนาล็อกสังเคราะห์กับกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงตามธรรมชาติ การศึกษาใหม่นี้อธิบายถึงพอร์ไฟรินที่มีไดรอนสังเคราะห์และสำรวจศักยภาพของมันในฐานะตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพ "แทนที่จะใช้ประโยชน์จากผลิตภัณฑ์สังเคราะห์ด้วยแสงตามธรรมชาติ เราได้รับแรงบันดาลใจจากความรู้เรื่องการสังเคราะห์ด้วยแสงเพื่อบุกเบิกวัสดุและเทคโนโลยีใหม่ๆ ที่มีคุณสมบัติและความสามารถทัดเทียมวัสดุชีวภาพ" มัวร์กล่าว Porphyrins และอะนาล็อกที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างพบได้มากมายทั่วโลกทางชีววิทยา พวกมันทำหน้าที่จับไอออนโลหะหลายชนิดเพื่อทำหน้าที่ของเซลล์ที่อยู่ไกลออกไป ตัวอย่างเช่น โมเลกุลของคลอโรฟิลล์จับแมกนีเซียมซึ่งเป็นขั้นตอนทางเคมีที่สำคัญในการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช ในขณะที่ฮีมซึ่งเป็นธาตุเหล็กที่มีพอร์ไฟรินช่วยจัดระเบียบโมเลกุลออกซิเจนและการขนส่งคาร์บอนไดออกไซด์และให้ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนที่จำเป็นสำหรับการหายใจระดับเซลล์ เนื่องจากพวกมันมีบทบาทสั่งการในกระบวนการชีวิต ความผิดปกติของ porphyrin มีส่วนทำให้เกิดโรคร้ายแรงหลายชนิด Porphyrins ยังสามารถใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในอุปกรณ์สังเคราะห์ที่เรียกว่าเซลล์ไฟฟ้าเคมี ซึ่งเปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้า หรือในทางกลับกัน แม้ว่าพลังงานรังสีจากดวงอาทิตย์อาจถูกเก็บไว้ในแบตเตอรี่ประเภททั่วไป การใช้งานดังกล่าวจะถูกจำกัดด้วยความหนาแน่นของพลังงานที่ต่ำเมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงที่ใช้ในการขนส่งสมัยใหม่ ความพยายามของมัวร์ในการออกแบบระบบสังเคราะห์ด้วยแสงเทียมสามารถให้ชิ้นส่วนที่มีคุณค่าของปริศนาพลังงานหมุนเวียน การผลิตเชื้อเพลิง อุปกรณ์ดังกล่าวจะช่วยให้สามารถดักจับและจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อใช้ในเวลาและสถานที่ที่จำเป็น และสามารถสร้างโดยใช้สารเคมีที่มีราคาถูกและมีอยู่มากมายกว่าวัสดุที่ใช้อยู่ในปัจจุบันสำหรับการใช้งานพลังงานแสงอาทิตย์ทั่วไป