Hidrogênio - um dos melhores fontes alternativas de energia. Quando a combustão formado vapor de água, de modo que não prejudique o meio ambiente. Além disso, a eficiência de combustível de hidrogénio (> 45%), muito mais elevada do que a gasolina ou a diesel (<35%). 


Grandes empresas de automóveis, tais como, por exemplo, Toyota, Honda e BMW, já estão produzindo carros em combustível de hidrogênio, mas em uma escala limitada. A produção de hidrogénio é ainda caro, incluindo a electricidade. Por isso, os cientistas estão procurando uma maneira de produzir hidrogênio utilizando outra fonte de energia.

Grupos de Estudos dos Estados Unidos, com a participação de cientistas de Moscou Instituto de Física e Tecnologia coletadas nanobiokonstruktsiyu, que sob a ação da luz produz hidrogênio a partir de água. Os especialistas sintetizado nanodiscs - membrana peças redondas composta de dupla camada de lípido - com proteína sensível à luz incorporado e ligado los para as partículas de TiO2 de óxido de titânio fotocatalisador. Os resultados são publicados na revista ACS Nano, brevemente dito sobre eles na imprensa MIPT.

Tomamos da natureza

O hidrogénio pode ser obtido a partir de água, utilizando a energia solar. Isto requer a presença de substâncias especiais - fotocatalisador. O fotocatalisador mais comum é de TiO 2 . Por si só, não é eficiente o suficiente, por isso, os cientistas estão chegando com vários truques: adição de impurezas para as nanopartículas fotocatalisador terra, etc. No Argonne National Laboratory (EUA), os pesquisadores se voltaram para a biologia e montados nanoestruturas de TiO fora .. 2 e proteína bacteriorodopsina. Estes componentes sensíveis à luz reforçar a acção de uns aos outros e formar um novo sistema, o que ultrapassa a funcionalidade de um conjunto de propriedades de todas as suas partes.

Bacteriorodopsina - a proteína sensível à luz encontrada na membrana de certas bactérias. (Em geral, estas proteínas são muitas, neste caso, as bactérias utilizadas a proteína Halobacterium Salinarium ). Uma parte da proteína sai células, e a outra - para dentro da célula. Sob a influência da luz solar bacteriorodopsina começa a bombear protões da célula para o meio ambiente, garantindo a produção de energia na célula bacteriana na forma de ATP. Note-se que as pessoas um dia sintetiza cerca de 70 kg de ATP.

H + - protão. ATP - molécula de energia. ATP sintase produz ATP, com a ajuda da energia de prótons. Cinza marcada lípidos.

nanodiscos

As tecnologias modernas permitem sintetizar a vida "in vitro", sem a participação de células vivas. Para criar proteínas de membrana in vitro usando vários ambiente de modelagem de membrana, em particular, nanodiscs. Nanodiscos - uma peça de fosfolípidos de membrana montados e cintada duas moléculas de uma proteína especial. O tamanho do disco depende do comprimento das correias de proteína. proteína de membrana, que é a bacteriorodopsina vai "sentir-se" em nanodiscos em casa em sua membrana nativa e manter a sua estrutura natural.

Estes-design milagre usadas para estudar a estrutura de proteínas da membrana para o desenvolvimento de formas de dosagem, e agora terem adaptado para a fotocatálise. Com a ajuda de especialistas de pesquisadores MiPT nanodiscs têm um diâmetro de 10 nanômetros com um bacteriorodopsina integrado.

nanodiscos lipídicas. Ill:. MIPT

Professor de telefone sem fio, doutor em ciências químicas e chefe do laboratório de química e física do Centro de lipídios para o envelhecimento dos mecanismos moleculares de pesquisa e doenças relacionadas à idade MIPT Vladimir Chupin diz: "Nossos laboratórios estão envolvidos em proteínas de membrana e, em particular, nanodiscos, voltada principalmente para os problemas médicos biofísicos. Mas aqui é o trabalho recente com os nossos colegas norte-americanos, mostra que quando você combinar os materiais biológicos e técnicos, nanodiscs pode ser usado para extrair combustível de hidrogênio ".

O resultado foi um hidrogénio

Nanodiscs amassados numa solução aquosa em conjunto com partículas de TiO 2 com manchas de platina para um maior efeito (não de luxo, mas por fotocatálise). Durante a noite eles estavam ligados uns aos outros. Neste caso bacteriorodopsina executa várias funções. Em primeiro lugar, foi antena que coleta e transmite a energia da luz do TiO 2 , aumentando sua fotossensibilidade. Em segundo lugar, a transferência de protões, que é reduzido em hidrogénio por meio de um catalisador de platina. Uma vez que a restauração gasto electrões, os investigadores adicionado à água pouco de metanol, como uma fonte de electrões. A mistura foi colocada em primeiro lugar sob uma luz verde, e, em seguida, - sob o branco. No segundo caso, o hidrogénio virou aproximadamente 74 vezes mais. Em média, a evolução quase constante de hidrogénio observou-se, pelo menos, 2-3 horas.

Experiências anteriores foram realizados com um projeto similar, mas não usado bacteriorodopsina natural em uma membrana natural. Nanodiscs primeiro fechar, e descobriram que, quando é utilizado hidrogénio é atribuído tanto ou mesmo mais, mas, neste caso, o mesmo número de partículas de TiO 2 requer menos bacteriorodopsina. Os cientistas sugerem que isso se deve ao fato de que nanodiscs rigorosamente idênticos em tamanho e compacto, permitindo-lhes formar pacotes maiores. Embora seja mais barato usar bacteriorodopsina naturais, possivelmente, desenvolvimento de métodos para a síntese da vida "in vitro" em breve fazer uso de nanodiscos mais apropriado.