Gli scienziati descrivono il progetto di un coniugato PSI-GNP-PSII che potrebbe essere utilizzato come piattaforma per lo sviluppo di un nanodispositivo per la scissione dell'acqua per la generazione di idrogeno, in spettroscopia biomedica e imaging

L'energia solare è considerata da alcuni la soluzione definitiva per affrontare l'attuale crisi energetica, il riscaldamento globale e le crisi ambientali causate dal consumo eccessivo di combustibili fossili. Però, questa fonte di energia pulita e inesauribile è difficile da catturare e immagazzinare. In un nuovo studio, gli scienziati propongono di utilizzare l'energia solare per produrre idrogeno scindendo l'acqua, rapporti Spettroscopia e imaging biomedico .

L'idrogeno è un pulito, vettore energetico flessibile prodotto principalmente da combustibili fossili. Adottando un altro approccio, gli scienziati hanno esaminato come le piante e altri organismi utilizzano la fotosintesi per convertire l'energia luminosa in energia chimica che può essere immagazzinata e successivamente rilasciata secondo necessità per alimentare le attività degli organismi. Hanno progettato un coniugato di nanoparticelle d'oro che potrebbe essere utilizzato come piattaforma per sviluppare un sistema di fotosintesi semi-artificiale utilizzando un nanodispositivo per la scissione dell'acqua per la generazione di idrogeno.

"La fotosintesi nelle piante e nelle alghe è un mezzo efficiente per convertire la luce e l'energia per produrre energia chimica immagazzinabile, " ha spiegato l'investigatore capo Takumi Noguchi, dottorato di ricerca, Divisione di Scienza dei Materiali, Scuola di specializzazione in scienze, Università di Nagoya, Nagoya, Giappone. "Fotosintesi artificiale, che imita la fotosintesi naturale ma genera direttamente combustibili come alcoli e idrogeno anziché zuccheri, potrebbe essere la chiave per risolvere il nostro problema energetico".

In questo studio, gli scienziati hanno assemblato complessi di cianobatteri fotosistema I (PSI) e fotosistema II (PSII) su una nanoparticella d'oro (GNP) per generare un coniugato PSI-GNP-PSII attraverso tag di istidina geneticamente modificati attaccati alle proteine ​​PSI e PSII, mirando allo sviluppo di un nanosistema di scissione dell'acqua. Sono stati assemblati modificando il metodo di preparazione di un coniugato PSII-GNP. La misurazione della fluorescenza di una singola particella mediante un microscopio criogenico e le misurazioni convenzionali dell'assorbimento ottico e della fluorescenza hanno fornito prove definitive che entrambi i complessi PSI e PSII sono legati insieme a un singolo GNP nel coniugato PSI-GNP-PSII generato.

Questo gruppo di ricerca aveva precedentemente dimostrato che i complessi del nucleo PSII mantenevano l'attività di evoluzione dell'ossigeno nei coniugati PSII-GNP, in cui i complessi PSII sono legati ai GNP sul lato accettore di elettroni. È stato anche riportato che i complessi PSI possono evolvere idrogeno per irradiazione utilizzando elettroni da donatori di elettroni sacrificali quando sono accoppiati a nanoparticelle di platino.

"Così, il coniugato PSI-GNP-PSII che abbiamo generato nel presente studio può essere un'utile piattaforma per l'ulteriore sviluppo di un nanodispositivo per la scissione dell'acqua per la produzione di idrogeno dall'acqua utilizzando l'energia solare, " ha concluso il dottor Noguchi.