นาโนรีแอคเตอร์เลียนแบบเซลล์เปลี่ยนแสงแดดเป็นไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์

รีแอคเตอร์รูปทรงเซลล์

นักวิทยาศาสตร์สร้างนาโนรีแอคเตอร์ขนาดเล็กที่เลียนแบบโครงสร้างเซลล์มีชีวิตเพื่อผลิตไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์โดยใช้เพียงแสงแดดและน้ำ รีแอคเตอร์กลวงมีแกนแคดเมียมซัลไฟด์เคลือบด้วยโพลีโดปามีน รวมโพรงดักแสงกับเปลือกส่งโปรตอนที่ทำงานร่วมกันเพื่อขับเคลื่อนปฏิกิริยาเคมี

ทีมจากสถาบันฟิสิกส์เคมีต้าเหลียน สังกัดสถาบันวิทยาศาสตร์จีน ตีพิมพ์ผลในวารสารสมาคมเคมีอเมริกัน รีแอคเตอร์บรรลุอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ 3.24 มิลลิโมลต่อกรัมตัวเร่งปฏิกิริยาต่อชั่วโมง

เหตุใดไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จึงสำคัญ

ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นหนึ่งในสารเคมีอุตสาหกรรมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด ปรากฏในการฟอกขาว การฆ่าเชื้อ การบำบัดน้ำ และการผลิตอิเล็กทรอนิกส์ การผลิตแบบดั้งเดิมอาศัยกระบวนการที่ใช้พลังงานสูงซึ่งเชื่อมโยงกับเชื้อเพลิงฟอสซิล และสารเคมีมักถูกขนส่งในรูปแบบเข้มข้นซึ่งมีความเสี่ยง

การผลิตไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในสถานที่จากแสงแดดและน้ำจะลดต้นทุนและอันตรายนั้นลงมาก เนื่องจากระบบใหม่ทำงานด้วยแสงที่มองเห็นและน้ำ จึงหลีกเลี่ยงสารเคมีรุนแรงและพลังงานสูง

จากห้องปฏิบัติการสู่การใช้งานจริง

นักวิจัยฝังนาโนรีแอคเตอร์ในไฮโดรเจลที่รีไซเคิลได้ พวกเขากล่าวว่าระบบเจลยังคงผลิตไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์อย่างต่อเนื่องภายใต้แสงแดดธรรมชาติกลางแจ้ง ซึ่งทำให้เทคโนโลยีนี้ก้าวไปไกลกว่าความอยากรู้อยากเห็นในห้องปฏิบัติการ

แนวทางนี้เป็นก้าวสู่การสังเคราะห์ด้วยแสงเทียม ซึ่งวัสดุวิศวกรรมจับแสงแดดเหมือนใบไม้ หากขยายขนาด รีแอคเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยแสงแดดสามารถผลิตไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในท้องถิ่นและตามความต้องการ ลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลและการขนส่งอันตราย ทีมกล่าวว่าหลักการออกแบบเดียวกันสามารถนำไปใช้กับปฏิกิริยาเคมีอื่นๆ เปิดเส้นทางใหม่สำหรับการผลิตที่สะอาดขึ้น