美國佛羅里達(dá)州立大學(xué)研究人員在最近一期《物理化學(xué)》雜志上發(fā)表論文稱，他們開發(fā)出一種能模擬光合作用的人工材料，有望帶來一種可持續(xù)的自給自足能源系統(tǒng)。

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)產(chǎn)生二氧化碳和廢水。但要建造這樣一個(gè)系統(tǒng)，目前面臨的難題是，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)工程副教授何塞·門多薩-科特斯最初用氧化錳開發(fā)了一種多層材料，稱為層狀水鈉錳(birnessite)。后來，他和研究團(tuán)隊(duì)把這種多層材料一層層地剝離，當(dāng)只剩一層時(shí)，令人興奮的事情發(fā)生了，它捕獲光的速度大大提高。從技術(shù)上講，它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而不被吸收。硅是最常見的間接隙帶材料，但要想讓材料更有效，通常是把硅太陽能電池堆積起來，達(dá)數(shù)百微米厚。如果太薄，光會(huì)穿過材料。更理想的是造出一種單層材料，能有效捕獲光，這樣更加簡單、廉價(jià)而且易于制造。

“所以直接帶隙材料的發(fā)現(xiàn)才如此令人興奮。它便宜、高效，而且不必捕獲大量的光就能作為燃料發(fā)電。”門多薩-科特斯說，“理論上，這是一種自給自足的能源系統(tǒng)?；蛟S將來，人們能把這種材料用在自家屋頂，在陽光照耀下把雨水變成能源。”

捕獲陽光，然后用這些光能把水分解成氫氣和氧氣，這一過程叫做氧化。當(dāng)植物利用光能分解水和碳水化合物時(shí)，發(fā)生的就是這種反應(yīng)，也是植物的主要能量來源。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)11月2日報(bào)道，新發(fā)現(xiàn)為將這一過程用于制造新能源、實(shí)現(xiàn)零碳排放帶來光明前景。

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