세포 모양의 반응기
과학자들이 살아있는 세포의 구조를 모방해 햇빛과 물만으로 과산화수소를 만드는 초소형 나노반응기를 개발했습니다. 중공 반응기는 폴리도파민으로 코팅된 황화카드뮴 코어를 가지고 있습니다. 빛을 가두는 공동과 양성자 전달 셸을 결합하여 화학 반응을 함께 구동합니다.
중국과학원 다롄화학물리연구소 팀은 이 결과를 미국화학학회지에 발표했습니다. 반응기는 촉매 1g당 시간당 3.24밀리몰의 과산화수소 광합성 속도를 달성했습니다.
과산화수소가 중요한 이유
과산화수소는 가장 널리 사용되는 산업용 화학 물질 중 하나입니다. 표백, 소독, 수처리 및 전자 제조에 사용됩니다. 기존 생산은 화석 연료와 관련된 에너지 집약적 공정에 의존하며, 화학 물질은 종종 농축 형태로 운송되어 위험을 수반합니다.
햇빛과 물로 현장에서 과산화수소를 만들면 비용과 위험을 크게 줄일 수 있습니다. 새 시스템은 가시광선과 물로 작동하기 때문에 가혹한 시약과 고에너지 투입을 피합니다.
실험실에서 실용화까지
연구진은 나노반응기를 재활용 가능한 하이드로겔에 내장했습니다. 그들은 겔 기반 시스템이 자연 햇빛 아래에서도 과산화수소를 꾸준히 생산하여 기술을 실험실의 호기심을 넘어서게 했다고 말합니다.
이 접근 방식은 잎이 햇빛을 포착하는 것처럼 엔지니어링된 재료가 햇빛을 포착하는 인공 광합성으로 가는 한 단계입니다. 규모가 확대되면 햇빛 구동 반응기는 과산화수소를 현지에서 필요할 때 생산하여 화석 연료 및 위험한 운송에 대한 의존도를 줄일 수 있습니다. 팀은 동일한 설계 원리가 다른 화학 반응에도 적용되어 더 깨끗한 제조를 위한 새로운 길을 열 수 있다고 말합니다.