《《Nature Communications》“人工光合作用合成有机化合物”》

  • 来源专题:耕地与绿色发展
  • 编译者: 张毅
  • 发布时间:2025-05-20
  • 2月,日本名古屋大学、信州大学、东京大学联合开展研究,通过人工光合作用合成了高价值的功能化有机化合物。面向有机合成的人工光合作用(APOS)的研究受自然光合作用的启发,通过人工光合作用涉及的化学反应,模仿植物将阳光、水和二氧化碳转化为富含能量葡萄糖的过程。APOS作用关键的C?=?C双键碳-羟基化反应是通过两种无机半导体光催化剂的协同作用实现的,催化剂通过水分解分别促进了废弃有机物和水的分解,从而合成有用的有机化合物和"绿色"氢。相关成果以“Artificial photosynthesis directed toward organic synthesis”发表在《Nature Communications》上。
  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41467-025-56374-z
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  • 《Science Advances:球藻种群对溶解有机化合物的渗透》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2023-06-24
    • 球藻多为光能自养型生物,少数属栖息在光照不足的亚光环境中,这表明球藻可能存在其他碳获取策略。为了解此过程,研究者基于2018年西北大西洋航次,在球藻物种丰富的地区,对九个站点进行了采样,寻找包含丰富的球藻种群的位置和深度。随后将浮游植物的自然种群与14C-乙酸盐、14C-甘露醇、14C-甘油和14C-碳酸氢盐(后者用于估计光合碳固定)在独立容器中使用原位模拟条件在温度/光控制的培养箱中进行为期超过24小时的孵育。24小时后使用流式细胞术从这些群体中分选球藻,并测定其溶解有机碳(DOC)摄取率。 这项研究包含两个目标:(1)测量14C-乙酸酯、14C-甘露醇和14C-甘油作为碳源的混合营养吸收和同化,并通过球藻的天然组合将其与溶解无机碳DIC的自养摄取和同化进行比较。这些实验的设计使用放射化学和单细胞/流式细胞仪(FCM)方法来区分球藻的渗透营养与其他天然存在的微藻的渗透营养。(2)测试14C标记的有机物在球藻的自然种群中固定到颗粒有机碳(POC)和颗粒无机碳(PIC)部分,以检查球藻载体渗透营养在生物碳泵(BCP)和碱度碳泵(AP)中的潜在作用。 这些实验的总体结果表明,在西北大西洋的富营养化、中营养和低营养水域中,观察到DOC化合物、乙酸盐、甘露醇和甘油的环境浓度较低,DOC摄取率高达10-15 moles cell−1 day−1,相对于光合作用速率(10-12 moles cell−1 day−1)缓慢。有机化合物的生长速率很低,表明渗透营养在弱光情况下更多地是一种生存策略。在颗粒有机碳和颗粒无机碳中都发现了同化的DOC,这表明DOC对球藻方解石的渗透营养吸收是生物碳泵和碱度泵范式的虽然小,但是重要的一部分。(李亚清 编译)
  • 《【Nature Communications】人工光合作用系统超越了太阳能直接转化为氢的关键效率基准》

    • 来源专题:新能源汽车
    • 编译者:王晓丽
    • 发布时间:2025-07-01
    • 【研究机构与人员】 韩国蔚山国立科学技术研究院(UNIST)能源与化学工程学院的Jae Sung Lee、Sang Il Seok和Ji-Wook Jang教授团队。 【研究内容】 技术突破:开发出模块化人工树叶,仅利用阳光和水直接生产氢气,无需外部电源且零碳排放。 材料创新:采用氯掺杂甲脒铅三碘化物吸收层和抗紫外线氧化锡电子传输层,制成1 cm2钙钛矿光电极,并组装为4×4阵列模块。 性能优势:太阳能-氢能转换效率达11.2%(超越商业化门槛10%);结合镍铁钴(NiFeCo)催化剂和镍箔封装技术,连续运行140小时性能保持99%。 应用前景:解决了传统光伏-电化学系统效率低、耐久性差和规模化难题,为碳中和提供关键技术支撑。 【成果发表】 发表于《自然·通讯》(Nature Communications, 2025),标题为“效率超10%的可扩展耐用模块化人工树叶”。DOI: 10.1038/s41467-025-59597-2。