Ett protein som finns i membranen hos forntida mikroorganismer som lever i ökensaltlägenheter kan erbjuda ett nytt sätt att använda solljus för att generera miljövänligt vätebränsle. Forskare i grupperna Nanobio Interfaces och Nanophotonics vid Argonne National Laboratory kombinerade den ljusuppsamlande protonpumpen bacteriorhodopsin (bR) på en Pt/TiO 2 nanokatalysator för generering av synligt ljus. Platinananokatalysatormatrisen består av bR och 4 nm Pt(0) nanopartiklar fotoavsatta på ytan av 25 nm TiO 2 nanopartiklar. Fotoelektrokemiska och transienta absorptionsstudier indikerar effektiv laddningsöverföring mellan bR-proteinmolekyler och titananopartiklar.
Forskare har varit medvetna om potentialen hos TiO 2 nanopartiklar för ljusbaserade reaktioner sedan början av 1970-talet, när japanska forskare upptäckte att en TiO 2 elektroder som exponerats för starkt ultraviolett ljus kunde dela vattenmolekyler i ett fenomen som kom att kallas Honda-Fujishima-effekten. Sedan dess, forskare har gjort kontinuerliga ansträngningar för att utöka ljusreaktiviteten hos TiO 2 fotokatalysatorer in i den synliga delen av spektrumet.
Bacteriorhodopsin - som är ansvarig för den ovanliga lila färgen på ett antal saltlägenheter i Kalifornien och Nevada - använder solljus som en energikälla som gör att det kan fungera som en protonpump. Protonpumpar är proteiner som vanligtvis går över ett cellulärt membran och överför protoner från insidan av cellen till det extracellulära utrymmet. I den här studien, protonerna som tillhandahålls av bR kombineras med fria elektroner vid små platinaställen inblandade i TiO 2 matris. Denna bioassisterade hybridfotokatalysator överträffar många andra liknande system inom vätgasgenerering och kan vara en bra kandidat för tillverkning av gröna energienheter som förbrukar praktiskt taget oändliga källor – saltvatten och solljus.
