искусственный фотосинтез это:

искусственный фотосинтез
Термин
искусственный фотосинтез
Термин на английском
artificial photosynthesis
Синонимы
Аббревиатуры
Связанные термины
биомиметика, биомиметические наноматериалы, наноэлектроника, супрамолекулярная фотохимия, супрамолекулярная химия, хлорофилл
Определение
Процесс конверсии световой энергии в химическую с использованием синтетических супрамолекулярных наноразмерных систем.
Описание

Для устойчивого развития человечеству к 2050 году необходимо производить 10 ТВт «чистой» энергии, не связанной с выделением парниковых газов. Самый перспективный способ получения «чистой энергии» – использование солнечного излучения. Существует три основных способа применения наноструктур для конверсии солнечной энергии [1]: 1) искусственный фотосинтез с использованием  донорно-акцепторных супрамолекулярных ансамблей и кластеров; 2) фотокаталитическое производство водорода; 3) солнечные батареи на основе наноструктурных полупроводников.

Искусственная фотосистема для превращения световой энергии в химическую должна, как и природная, содержать три основных компонента – фотоантенну, реакционный центр и систему хранения энергии [2]. В природных фотосистемах параметры этих компонентов – пространственные, электронные, кинетические и термодинамические – оптимизированы для достижения максимального квантового выхода. В искусственных фотосистемах, кроме высокого квантового выхода, надо достичь как можно большей доли конверсии световой энергии в химическую. При дизайне каждого из этих компонентов решают два главных вопроса: 1) из каких веществ – хромофоров, доноров, акцепторов – они должны состоять; 2) как собрать эти вещества в единую работающую систему? Фактически, необходимо выбрать «строительные блоки» и придумать способ их соединения между собой.

Проще всего эта задача решается для искусственных фотоантенн. В качестве хромофоров выбирают металлопорфирины – тетрапиррольные комплексы металлов, а также их производные. Наиболее популярны порфирины с ионами цинка, магния и платиновых металлов, а также свободные порфирины, в которых центральный атом металла отсутствует. Порфирины соединяют в единую фотоантенну методами супрамолекулярной химии, то есть посредством нековалентных взаимодействий, либо с помощью ковалентных связей (рис. 1). Варьируя пространственную структуру антенны и состав боковых цепей порфиринов, можно управлять потоком энергии по антенне. 

Современное состояние проблемы искусственного фотосинтеза таково, что принципиально решен вопрос синтеза отдельных узлов фотосистемы (фотоантенны, реакционного центра и системы хранения энергии) и их соединения друг с другом. Задача теперь состоит в том, чтобы улучшать характеристики этих систем, сохранив их основное преимущество перед природными – простоту организации.

Прогресс в области дизайна искусственных фотосистем оказывает взаимное влияние на работы в области молекулярной оптоэлектроники [3].

Авторы
  • Еремин Вадим Владимирович, д.ф.-м.н.
Ссылки
  1. Kamat Prashant V. Meeting the Clean Energy Demand: Nanostructure Architectures for Solar Energy //J. Phys. Chem. C. - v. 111, 2007 - p. 2834-2860.
  2. Gust D., Moore T. A., Moore A. L. Mimicking Photosynthetic Solar Energy Transduction // Acc. Chem. Res. - 2001. v. 34 - p. 40–48.
  3. Martin N., Sanchez L., Herranz M.A. , Illescas B., Guldi D.M. Electronic Communication in Tetrathiafulvalene (TTF)/C60 Systems: Toward Molecular Solar Energy Conversion Materials?// Acc. Chem. Res. - 2007, v. 40 - P. 1015–1024.
Иллюстрации
Супрамолекулярная гексада, моделирующая реакцио

Супрамолекулярная гексада, моделирующая реакционный центр, соединенный с фотоантенной. 


Источник: Gust D., Moore T. A., Moore A. L. Mimicking Photosynthetic Solar Energy Transduction // Acc. Chem. Res. - 2001. v. 34 - p. 40–48.

Теги
Разделы
Элементы солнечной энергетики

Энциклопедический словарь нанотехнологий. — Роснано. 2010.

Смотреть что такое "искусственный фотосинтез" в других словарях:

  • Искусственный фотосинтез — Искусственный фотосинтез  попытки воспроизведения естественного процесса фотосинтеза. При этом под воздействием солнечного света вода и диоксид углерода преобразуются в молекулярный кислород и глюкозу. Иногда к искусственному фотосинтезу… …   Википедия

  • Фотосинтез — Лист растения …   Википедия

  • фотосинтез — Термин фотосинтез Термин на английском photosynthesis Синонимы Аббревиатуры Связанные термины бактериохлорофилл, искусственный фотосинтез, супрамолекулярная фотохимия, хлорофилл Определение образование зелеными растениями и некоторыми бактериями… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • Список новых перспективных технологий — содержит некоторые из самых выдающихся текущих событий, достижений и инноваций в различных областях современной технологии. Новые технологии это те технические нововведения, которые представляют прогрессивные изменения в рамках области… …   Википедия

  • Фотоэлектрохимическая ячейка — Фотоэлектрохимические ячейки  разновидность солнечных батарей  предназначены для преобразования светового излучения (включая видимый свет) в электрическую энергию. Состоят из полупроводникового фотоанода и металлического катода,… …   Википедия

  • наноэлектроника — Термин наноэлектроника Термин на английском nanoelectronics Синонимы Аббревиатуры Связанные термины искусственный фотосинтез, наноалмаз Определение область науки и техники, связанная с разработкой архитектур и технологий производства… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • супрамолекулярная фотохимия — Термин супрамолекулярная фотохимия Термин на английском supramolecular photochemistry Синонимы Аббревиатуры Связанные термины бактериохлорофилл, искусственный фотосинтез, супрамолекулярная химия, хлорофилл Определение Раздел фотохимии, изучающий… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • супрамолекулярная химия — Термин супрамолекулярная химия Термин на английском supramolecular chemistry Синонимы Аббревиатуры Связанные термины биомиметика, ван дер ваальсово взаимодействие, водородная связь, гидрофобное взаимодействие, донорно акцепторное взаимодействие,… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • хлорофилл — Термин хлорофилл Термин на английском chlorophyll Синонимы Аббревиатуры Chl Связанные термины бактериохлорофилл, искусственный фотосинтез, клетка, супрамолекулярная фотохимия, хелаты Определение Хлорофилл – зеленый пигмент растений, водорослей и… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • биомиметика — Термин биомиметика Термин на английском biomimetics Синонимы бионика Аббревиатуры Связанные термины антитело, биоинженерия, биомиметические наноматериалы, ДНК, искусственный фотосинтез, РНК, супрамолекулярная химия, тканевая инженерия Определение …   Энциклопедический словарь нанотехнологий


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»