細胞のような形をしたリアクター
科学者らは、太陽光と水だけを使って過酸化水素を製造するために、生きた細胞の構造を模した微小なナノリアクターを開発した。この中空リアクターは、硫化カドミウムのコアをポリドーパミンでコーティングした構造を持つ。光を閉じ込める空洞とプロトンリレーシェルを組み合わせ、化学反応を駆動する。
中国科学院大連化学物理研究所のチームが、米化学会誌に結果を発表した。このリアクターは、触媒1グラムあたり毎時3.24ミリモルの過酸化水素光合成速度を達成した。
過酸化水素が重要な理由
過酸化水素は、最も広く使用されている工業用化学物質の一つである。漂白、消毒、水処理、電子機器製造などに使用されている。従来の製造方法は化石燃料に結びついたエネルギー集約型のプロセスに依存しており、化学物質はしばしば濃縮された形で輸送され、リスクを伴う。
太陽光と水から現場で過酸化水素を製造できれば、そのようなコストと危険性の多くを排除できる。新しいシステムは可視光と水で動作するため、過酷な試薬や高エネルギー入力を避けることができる。
実験室から実用化へ
研究者らはナノリアクターをリサイクル可能なヒドロゲルに埋め込んだ。彼らは、ゲルベースのシステムが自然の屋外太陽光の下で過酸化水素を安定して生成し続けたと述べており、この技術を実験室の好奇心の域を超えて前進させている。
このアプローチは、葉が太陽光を捉えるように、工学的に設計された材料が太陽光を捉える人工光合成への一歩である。規模を拡大できれば、太陽光駆動のリアクターは過酸化水素を局所的かつオンデマンドで生産し、化石燃料や危険な輸送への依存を減らすことができる。チームは、同じ設計原理を他の化学反応にも適用でき、よりクリーンな製造への新たな道を開く可能性があると述べている。