剑桥大学研发一种全新的可持续制造的半人造叶子

2025-10-15 10:14

来源：剑桥大学

由剑桥大学领衔的研究团队展示出一种全新的可持续制造方式，可用于生产我们日常使用的数千种产品(涵盖塑料至化妆品)的基础化学品。传统化学工业规模庞大，依赖化石燃料原料，约占全球碳排放量的6%。而此次研究有望实现该领域的“去化石化”，为化学工业的可持续发展带来新曙光。

半人工有机光电阴极（正面图）

研究团队开发的混合装置将集光有机聚合物与细菌酶巧妙结合，能够把阳光、水和二氧化碳转化为甲酸盐，这种甲酸盐可作为推动进一步化学转化的燃料。其“半人造叶子”模仿植物光合作用，无需外部电源。与早期依赖有毒或不稳定光吸收剂的原型不同，新设计避免使用有毒半导体，使用寿命更长，且无需添加影响效率的化学物质即可运行。在试验中，研究人员借助阳光将二氧化碳转化为甲酸盐，并直接用于“多米诺骨牌”化学反应，成功以高产量和纯度生产出一种重要的药物化合物。该研究成果发表于《焦耳》杂志，标志着有机半导体首次被用作此类生物混合设备的集光组件，为可持续人造叶子系列开辟了新方向。

半人工有机光电阴极运行中（正面图） “我们已经证明，制造出高效耐用、不含有毒或不可持续成分的太阳能设备是可能的，”领导这项研究的埃尔温·赖斯纳教授说道，“这可能成为未来生产绿色燃料和化学品的基础平台。这是一个进行激动人心且重要的化学研究的真正机会。”研究人员希望进一步优化设计，延长设备使用寿命并改造其功能，以生产不同类型的化学产品。