新型催化劑模擬光合作用 可使產能提高十倍

人氣 1054

【大紀元2021年11月24日訊】(大紀元記者高文森編譯報導)自然界中植物通過光合作用製造糖分。麻省理工學院(MIT)的研究人員借鑒這樣的機制,設計了一種光催化劑,能夠吸收光線的能量來促進多種化學反應過程。

主要研究者之一MIT的化學副教授施勞-科恩(Gabriela Schlau-Cohen)說:「這種光催化劑以光線代替有害的(化學反應所需的)條件或試劑,可用於製造藥品、農業化學品,並使得合成過程更高效、更環保。」

多數催化劑都可以降低反應發生所需的能量臨界值。在過去二十多年來,化學家一直在尋找各種能夠利用光能促進反應的催化劑。

研究人員與普林斯頓大學、北卡羅來納州立大學(North Carolina State University)的同行合作進行實驗後發現,這種新型光催化劑比現有的光催化劑更好,能夠吸收所有波長的光線。

這份研究說,以前的研究都是使用同一種分子既負責吸收光線,又負責催化功能。這樣的分子通常只能吸收特定波長的光線,所以吸光的效率不好。「自然界的光合作用就是把這兩種功能分開執行,一種專門的蛋白負責吸收光線,把採集來的能量傳遞給另一種負責催化功能的蛋白。」

這份研究借鑒了這樣的機制,也使用兩種成分合起來製成新型光催化劑。

研究人員把製成的催化劑用於兩類化學反應過程。一類是硫醇-烯(thiol-ene)偶合,將硫醇和烯烴連接起來形成硫醚(thioether);另一類是在肽(peptide)偶合後,用甲基取代剩餘的硫醇基團。

研究稱使用了新型光催化劑後,比以前僅用釕(ruthenium)催化劑的產能提升了十倍。而且,新型光催化劑在紅光下也能起作用,這是現有的光催化劑達不到的效果。在紅光作用下,這些反應所產生的副反應較少,對化合物的傷害也少,這在生物系統的反應中是很重要的優勢。

研究介紹說硫醇-烯偶合反應在成像和感應、送藥、生物分子穩定性方面經常用到,比如可用於合成脂肽(lipopeptides),促進抗原疫苗的吸收。第二類反應在肽合成方面有很多用途,比如製造可以治療艾滋病的藥物恩夫韋地(Enfuvirtide)。

研究稱這種光催化劑還可用於促進木質素解聚反應,將木頭等難以分解的植物材料製成生物燃料。

研究者表示他們接下來將不斷替換裡面的吸光蛋白和催化劑,以適應各種化學反應。

這份研究11月15日發表於細胞(Cell)出版社旗下的Chem期刊。◇#

責任編輯:葉紫微

相關新聞
奇特海星長得像義大利餃 讓人看了流口水
新技術成功利用快中子進行無線數據傳輸
黑巧克力、咖啡和紅酒如何影響心臟健康?
新發現:轉動最快白矮星 25秒自轉一周
最熱視頻
【十字路口】中共整肅台商 恐自吞三毒箭
【財商天下】出口增長見頂 互聯網行業「過冬」
【橫河觀點】美小城基諾沙判決 拷問社會和法治
【時事軍事】美軍最新格鬥導彈 將阻斷中共挑戰
如果您有新聞線索或資料給大紀元,請進入安全投稿爆料平台
評論