Bazel Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, bitkilerdeki fotosentezi örnek alarak yeni bir molekül geliştirdi: Bu molekül, ışık etkisi altında, aynı anda iki pozitif ve iki negatif yük depolayabiliyor. Amaç, güneş ışığını karbonsuz yakıtlara dönüştürmektir.
Bitkiler, güneş enerjisi kullanarak CO2’yi enerji açısından zengin şeker moleküllerine dönüştürür. Fotosentez olarak adlandırılan bu süreç, tüm yaşamın temelidir. Hayvanlar ve insanlar, bu şekilde üretilen karbonhidratları “yakabilir” ve içerdikleri enerjiyi kullanabilir. Bu da tekrar karbondioksit üretir ve döngüyü kapatır.
Araştırmacılar, doğal fotosentezi taklit ederek ve güneş ışığını kullanarak hidrojen, metanol ve sentetik benzin gibi yüksek enerjili bileşikler üretmeyi hedefliyor. Bu yakıtlar yakıldığında üretildikleri kadar karbondioksit açığa çıkar, yani karbonsuz olurlar.
Özel Yapıya Sahip Bir Molekülle Güneş Işığından Kimyasal Enerjiye
Araştırmacılar bu vizyona doğru atılmış önemli bir adım olarak dört yükü aynı anda depolayabilen özel bir molekül geliştirdiklerini Nature Chemistry dergisinde bildirdi. Bu ara yük depolama, güneş ışığını kimyasal enerjiye dönüştürmek için önemli bir ön koşuldur.
Molekül, beş bölümden oluşur ve her biri belirli bir görev yapar. Molekülün bir tarafında elektron salan ve pozitif yük kazanan iki parça vardır. Diğer tarafta elektronları alan ve negatif yük kazanan iki parça bulunur. Ortada ise güneş ışığını yakalayan ve reaksiyonu başlatan bir bileşen yer alır.
İki Aşamalı Işık Kullanımı
Araştırmacılar, dört yükü oluşturmak için iki adımlı bir yol izledi. İlk ışık parlaması, pozitif ve negatif yüklerin oluşturulduğu bir reaksiyonu tetikler. Bu yükler, molekülün zıt uçlarına hareket eder.
İkinci ışık parlaması ile aynı reaksiyon tekrar gerçekleşir ve molekül iki pozitif ve iki negatif yük içerir.
Bu adım adım uyarım, daha soluk ışık kullanmayı mümkün kılıyor. Bu sayede, doğal güneş ışığına daha yakın bir yoğunluğa ulaşılıyor. Önceki araştırmalarda çok güçlü lazer ışığı gerekiyordu. Ayrıca, moleküldeki yükler daha uzun süre kararlı kalır, bu da onları daha sonraki kimyasal reaksiyonlar için kullanmaya olanak tanır.
Ancak, yeni molekül henüz çalışır bir yapay fotosentez sistemi oluşturmadı. “Ama önemli bir parçayı tanımlayıp uyguladık” diyor Oliver Wenger. Bu bulgular, yapay fotosentezde merkezi olan elektron transferlerinin anlaşılmasına katkıda bulunuyor.
“Wenger, sürdürülebilir bir enerji geleceği için yeni umutlar sunmayı umduklarını” belirtiyor.
Kaynaklar:
- phys.org/news/2025-08-chemists-storage-molecule-advance-artificial.html
- Photoinduced Double Charge Accumulation in a Molecular Compound, Nature Chemistry (2025). DOI: 10.1038/s41557-025-01912-x
