美國(guó)佛羅里達(dá)州立大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)一種可模擬光合用途的人工材料，有望帶來(lái)一種可持續(xù)的自給自足能源系統(tǒng)。

在近期發(fā)表的《物理化學(xué)》TheJournalofPhysicalChemistry雜志中，美國(guó)佛羅里達(dá)州立大學(xué)的研究人員化學(xué)工程助理教授JoseL.Mendoza-Cortes詳細(xì)介紹了這種新材料如何有效捕捉陽(yáng)光，能量如何被分解成氧氣（O2）和氫氣(H2)。這個(gè)過程被稱為氧化，和植物利用光分解水和碳水化合物進(jìn)行光合用途過程相同。

“從理論上講，這應(yīng)該是一個(gè)自給自足的能量來(lái)源，”Mendoza-Cortes表示?！耙苍S在未來(lái)，你可以把這種材料放在屋頂，借助于陽(yáng)光可以把雨水轉(zhuǎn)化成能量來(lái)源?！?/p>

可持續(xù)的自給自足能源系統(tǒng)應(yīng)該對(duì)環(huán)境沒有負(fù)面影響，不會(huì)出現(xiàn)二氧化碳和廢水。但要建造這樣一個(gè)系統(tǒng)，目前面對(duì)的難題是，如何設(shè)計(jì)出一種材料，既不會(huì)在分解水的過程中生銹，又能捕獲能源，還要足夠便宜以利于生產(chǎn)。

佛羅里達(dá)州立大學(xué)化學(xué)工程副教授JoseL.Mendoza-Cortes最初用氧化錳開發(fā)了一種多層材料，稱為層狀水鈉錳礦（birnessite）。

后來(lái)，他和研究團(tuán)隊(duì)把水鈉錳礦這種多層材料一層層地剝離，當(dāng)剝離到最后只剩一層時(shí)，令人興奮的事情發(fā)生了，水鈉錳礦材料捕獲光的速度大大提高。從技術(shù)層面上講，水鈉錳礦從一種間接帶隙材料變成了直接帶隙材料。

光能更容易地穿透間接帶隙材料而不被吸收。硅是最常見的間接帶隙材料，但要想讓材料收光性能更加有效，通常是把硅太陽(yáng)能電池堆積起來(lái)，達(dá)數(shù)百微米厚。假如硅電池厚度太薄，光就會(huì)很容易穿過材料不被吸收。

因此更理想的方法是造出一種單層材料，可提高光捕捉量，生產(chǎn)更便利更具性價(jià)比。

JoseL.Mendoza-Cortes指出“這就是為何直接帶隙材料的發(fā)現(xiàn)如此令人興奮。既便宜高效，而且無(wú)需使用大量的材料來(lái)收光，節(jié)省發(fā)電燃料?！?br/>（文/Tina譯）