维度网讯，瑞士巴塞尔大学（University of Basel）研究团队在《自然·化学》（Nature Chemistry）上发表了一项研究，描述了一种由五个部分组装而成的新型分子，旨在模拟光合作用的核心逻辑，以解决人工光合作用中多电荷存储的难题。

植物通过光合作用，将阳光转化为化学键中的能量，这一过程化学家们多年来一直试图在实验室中复制。人工光合作用的目标是生产太阳能燃料，如氢气、甲醇或合成汽油，这些燃料燃烧时释放的二氧化碳与制造时吸收的量相当，因此被视为碳中性。这一领域的核心障碍在于实现稳定的多电荷积累，例如同时持有四个电荷以驱动水分解等反应，而许多早期尝试都因电荷复合崩解而停滞。

巴塞尔大学团队提出的解决方案是一个由五个不同片段线性连接而成的分子，各片段协同工作，如同一条微型装配线。分子一端设有两个供体单元，在激发后释放电子并带正电；另一端设有两个受体单元，捕获电子并带负电。中央的光吸收组件连接两端，触发电子转移，使电荷快速向外迁移。该分子通过两步达到完全充电状态：第一束光照射中央吸收器，产生一对正负电荷并分离至两端；第二束光重复该过程，使供体侧积累两个正电荷，受体侧积累两个负电荷，总共存储四个电荷。这足以驱动诸如将水分解为氢和氧的反应，且电荷保持稳定，足以参与后续化学反应。

博士生马蒂斯·布兰德林（Mathis Brändlin）指出，这种逐步激发方法使得使用明显更暗的光成为可能，已接近阳光强度，而此前许多研究需要使用强激光，与现实太阳光条件相差甚远。该团队谨慎地表示，该分子尚未构成一个可行的人工光合作用系统，但团队负责人奥利弗·温格（Oliver Wenger）教授认为，他们已经识别并实现了该领域拼图中的重要一块。下一步研究重点将是将存储的电荷连接到能够完成化学反应的催化剂上。温格表示，这些结果加深了对电子转移过程的理解，这种机理知识将影响下一代分子设计，并有助于为可持续能源未来的新前景做出贡献。

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