光合微生物能夠通過光驅動進行電子轉移,存儲能量,并且將能量轉化為生物能源。雖然這些微生物能夠以100 %的量子效率進行光生電荷分離,但是由于光能量轉化的效率比較低,因此光合成微生物并沒有表現較好的實用性。人工合成半導體能夠在光激發作用下產生電子,能夠產生激發態的電子用于光合成,改善太陽能的利用效率。
有鑒于此,北京科技大學李立東教授、王曉瑜副教授、中國科學院化學所王樹研究員等發展了一種Au納米簇/有機半導體異質結光催化劑AuNC@OFTF,能夠將活藍藻的胞內電子轉移鏈進行耦合,從而得到更久的激發態壽命,改善電荷的分離。
本文要點
(1)
AuNC@OFTF生成的光生電子能夠參與隨后的PSII光合成過程,搭建有方向的電子通道,從而將活藍藻的光電流提高5倍。
AuNC@OFTF與活藍藻的結合能夠在類囊膜(thylakoid membrane)構筑生物-非生物(abiotic-biotic)電子界面,增強電子流動,并且提供給煙酰胺腺嘌呤(nicotinamide adenine )輔酶。
(2)
AuNC@OFTF能夠時間空間上參與到活藍藻的光催化轉化反應,拓展了生物合成路線的納米技術。
參考文獻
Yujie Cong, Xiaoyu Wang, Haotian Bai, Chuang Yao, Jiaren Liu, Yi Wei, Yuetong Kang, Shu Wang, Lidong Li, Intracellular Gold Nanocluster/Organic Semiconductor Heterostructure for Enhancing Photosynthesis, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202406527
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202406527