Forskare har länge försökt efterlikna processen genom vilken växter gör sitt eget bränsle med solljus, koldioxid, och vatten genom artificiella fotosyntesenheter, men hur ämnen som kallas katalysatorer fungerar för att generera förnybart bränsle är fortfarande ett mysterium.

Nu, a PNAS studie som leds av Berkeley Lab-och stöds av toppmodern materialkarakterisering vid Joint Center for Artificial Photosynthesis, kraftfulla röntgenspektroskopi-tekniker vid den avancerade ljuskällan, och supersnabba beräkningar utförda vid National Energy Research Scientific Computing Center - har avslöjat ny insikt om hur man bättre kan kontrollera koboltoxid, en av de mest lovande katalysatorerna för artificiell fotosyntes.

När kubanoxidmolekyler, så uppkallad efter sina åtta atomer som bildar en kub, är i lösning, de katalytiska enheterna kolliderar så småningom in i varandra och reagerar, och därmed inaktivera.

För att hålla katalysatorerna på plats, och förhindra dessa kollisioner, forskarna använde ett metallorganiskt ramverk som en byggnadsställning. Tekniken liknar hur tetramangan, en metall-syrekatalysator vid naturlig fotosyntes, skyddar sig från självförstörelse genom att gömma sig i en proteinficka.

"Vår studie ger ett tydligt, konceptuell plan för konstruktion av nästa generation av energiomvandlande katalysatorer, "sa Don Tilley, senior fakultetsvetare vid Berkeley Labs kemiska vetenskapsavdelning och en motsvarande författare till studien.