Mokslininkai sugalvojo praktiniams tikslams pritaikyti augaluose vykstančią fotosintezę, kurios metu saulės šviesa suskaido vandens molekules į deguonies ir vandenilio. Dalykas atrodo paprastas, bet netgi augaluose vykstančios cheminės reakcijos paklūsta griežtai koordinuotiems dėsniams. Šio proceso metu daugybėje vietų dalyvauja daugybė veikėjų. Tyrėjams dažniausiai pavyksta atkurti gal tik apie pusę fotosintezėje dalyvaujančių reakcijų.

Lapkritį žurnale „Science“ paskelbtame straipsnyje mokslininkai visą dėmesį sutelkė tai fotosintezės daliai, kurioje dalyvauja saulės šviesa. Niujorke esančio Ročesterio universiteto tyrėjai sukūrė mažytes kadmio ir seleno dalelytes (nanodaleles), kurios apšviestos šviesa emituoja elektronus. Kad šiuos elektronus būtų galima perduoti vandenilio jonams, dar turėjo būti sukurtas katalizatoriaus. Gavę elektronus vandenilio atomai virstų H2 molekulėmis. Tam jie sukūrė nikelio katalizatorių.

Tiriamąją sistemą sudarė indas, į kurį mokslininkai įpylė vandens, subėrė nanodaleles ir įkišo katalizatorių su dar kai kuriais komponentais. Šviesai ėmus kristi į nanokristalus, sistema „užsivedė“: ėmė gamintis vandenilio dujos. Ir nesustojo. Dažniausiai tokios sistemos šviesą absorbuojančioji dalis po kurio laiko ima degraduoti. Jai visiškai sugriuvus, visas procesas galutinai užgesta.

„Po dviejų savaičių viskas dar tebėjo kaip iš pypkės, – pasakoja vienas iš tyrėjų Toddas Kraussas. – Įrenginį sustabdėme tik išsekus mūsų kantrybei.“

Natūralios fotosintezės atveju elektronus gaunantis vandenilis skirtųsi iš skylančių vandens molekulių. Dar susidarytų deguonies molekulės. Minėtasis įrenginys vandens molekulių skaidyti negali – vandens molekulių funkciją čia atlieka citrinos rūgšties molekulės.

Pasak Stenfordo universiteto chemikės Hemamala‘os Karunadasa‘os, naujasis įrenginys leidžia įveikti keletą kelyje į dirbtinę fotosintezę stovinčių kliūčių. Ši sistema yra ilgalaikė ir suderinama su vandeniu, be to, visi joje esantys cheminiai komponentai efektyviai atlieka ne vieną jiems patikėtą darbą.

Kitas svarbus dalykas, kurį pabrėžia Hemamala, yra tai, jog šviesos energiją absorbuojančių nanodalelių molekules galima priderinti prie skirtingo ilgio bangų, kurių saulės šviesoje yra labai daug.