Solens kraft är så otrolig att den skulle kunna uppfylla världens energibehov på ungefär 90 minuter. Medan växter har bemästrat fotosyntes, utnyttja solljus till kemisk energi, forskare försöker fortfarande dechiffrera dess hemligheter.

En ny upptäckt av en ljusinducerad superfotobas vid Michigan State University, dock, avslöjar några av fotosyntesens önskvärda egenskaper. Det tvärvetenskapliga teamet av forskare kunde dokumentera den ultrasnabba dynamiken i superfotobasen som är 10 miljoner gånger starkare än något tidigare upptäckt.

"Vi använde laser för att göra upptäckten, men processen kräver dem inte; det kan göras med solljus, sa Marcos Dantus, University Distinguished Professor i kemi och fysik som var med och ledde denna forskning. "Eftersom processen är klar på en miljarddels sekund, lasrarna tillät oss helt enkelt att ta ögonblicksbilder för att dissekera den och mäta de kemiska förändringarna."

Upptäcktens förklaring kräver en primer i grundläggande kemi. Många kemiexperiment observerar interaktionen mellan syror och baser. Det traditionella måttet är en skala från noll till 14 - syror har lågt pH, baser har högt pH och 7 är neutralt.

Energin hos en foton, partiklar som bär ljus över rymden, är det som skiljer superfotobasen från helt enkelt en superbas. Tillsatsen av fotonen ökar dramatiskt den molekylära reaktiviteten. Ökningen är så stor, faktiskt, att det är 7 enheter utanför den traditionella pH-skalan, når 21.

Medan många supersyror har upptäckts, det är första gången som en superbas på den här nivån har beskrivits, sa Babak Borhan, MSU kemiprofessor och forskningsmedledare.

"Det har observerats andra fotobaser men inte lika starka. Vi ser en enhet med 14 loggar, eller cirka 100 miljoner miljoner gånger större, förändring i basicitet när den utsätts för ljus; det är därför vi kallar det en super fotobas, " sa han. "Vi har visat att vi utnyttjar ljusets energi och gör en superladdad partikel. Förekomsten av fotosyror har lett till att de utnyttjas på ett antal vägar. Bristen på fotobaser, fastän, har bromsat forskare från att utforska deras fulla nytta. Vi tror att detta hjälper till att övervinna den utmaningen."

Tillämpningarna av denna upptäckt kan leda till framsteg inom solenergifångst, såsom fotogenererade bränslen. Det kan också användas för att utveckla dopade material för protonanslutning, miljösonder och till och med kasta ljus över mysterierna med proteinveckning - det första steget till många försvagande sjukdomar, tillade Borhan.

Om kraften hos fotobaser kan kopplas till enheter, en annan intressant möjlighet är att driva bilar med vatten. Om väte kunde klyvas från syre, energin skulle kunna användas som vätebränsleceller och minska beroendet av fossila bränslen.

Nästa fas av denna forskning kommer att vara att kontrollera överföringen av protoner från superfotobasmolekylen till den omgivande miljön. Användningen av starka baser, såväl som starka syror, är utmanande eftersom de kräver speciell hårdvara och lösningsmedel. Genom att fastställa ljusets kraft, dock, superfotobasen är begränsad till det område som är upplyst. Det tillåter också användning av vanliga lösningsmedel, vilket gör experimenten lättare att utföra.