Микроорганизмы, обитающие в соли, могут проложить путь к экологичному водородному топливу

Белок, найденный в мембранах древних микроорганизмов, живущих в пустынной соли, может предложить новый способ использования солнечного света для производства водородного топлива.

Новые сведения о безопасном для среды топливе получили ученые из Аргоннской национальной лаборатории при Министерстве энергетики.

Наноисследователь Елена Рожкова с коллегами объединили пигмент бактериодопсин с полупроводящими наночастицами, чтобы сформировать систему, которая использует свет для старта каталитического процесса, в результате которого получается водородное топливо.

Потенциал частиц диоксида титана ученым известен с начала 1970-х. Тогда японские исследователи обнаружили, что электрод из диоксида титана под воздействием ультрафиолета способен расщепить молекулу воды. Этот феномен получил названием эффекта Хонды-Фуджишима. С тех пор ученые непрерывно пытались увеличить световую реактивность фотокатализаторов диоксида титана на видимую часть светового спектра. Потенциал этих фотокатализаторов побудил ученых экспериментировать с разными модификациями основного химического состава в надежде на создание более эффективной реакции, отметила Рожкова.

«Диоксида титана вступает в реакцию с ультрафиолетом, но не с видимым светом, а потому мы использовали биологические фотореактивные молекулы как стандартный блок для создания гибридной системы, которая могла бы эффективно использовать видимый свет», сказала Рожкова.

Так ученые обратили внимание на бактериодопсин, который отвечает за необычный фиолетовый цвет множества соляных отложений в Калифорнии и Неваде, поскольку он использует солнечный свет как источник энергии, позволяющий ему выполнять функцию протонного насоса. Протонные насосы — это белки, которые обычно колеблются между клеточной мембраной и трансферными протонами изнутри клетки в межклеточное пространство.

«Любопытно, но в естественной среде бактериодопсин в подобных реакциях не участвует», сказала Рожкова. «Он вообще никак не взаимодействует с водородом. Зато как часть созданного нами гибрида, этот белок помогает производить водород под воздействием обычного света и в безвредных для среды условиях.

Результаты опубликованы в издании Nanoletters.

22.07.2013