कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण के साथ, मानव जाति कार्बन डाइऑक्साइड को बांधने और हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग कर सकती है। केमिस्टों ने इस एक कदम को और आगे ले लिया है: उन्होंने रंगों के ढेर को संश्लेषित किया है जो पौधों के प्रकाश संश्लेषक उपकरण के बहुत करीब आता है। यह प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करता है, इसका उपयोग चार्ज वाहक को अलग करने के लिए करता है और उन्हें स्टैक में जल्दी और कुशलता से स्थानांतरित करता है।
प्रकाश संश्लेषण एक अद्भुत प्रक्रिया है: पौधे इसका उपयोग सरल शुरुआती सामग्री कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से चीनी अणुओं और ऑक्सीजन का उत्पादन करने के लिए करते हैं। वे सूर्य के प्रकाश से इस जटिल प्रक्रिया के लिए आवश्यक ऊर्जा खींचते हैं।
यदि मनुष्य प्रकाश संश्लेषण की नकल कर सकते हैं, तो इसके कई फायदे होंगे। सूर्य से मुक्त ऊर्जा का उपयोग वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने के लिए किया जा सकता है और इसका उपयोग कार्बोहाइड्रेट और अन्य उपयोगी पदार्थों के निर्माण के लिए किया जा सकता है। हाइड्रोजन का उत्पादन करना भी संभव होगा, क्योंकि प्रकाश संश्लेषण अपने घटकों ऑक्सीजन और हाइड्रोजन में पानी को विभाजित करता है।
प्रकाश संश्लेषण: कई प्रतिभागियों के साथ एक जटिल प्रक्रिया
इसलिए यह कोई आश्चर्य नहीं है कि कई शोधकर्ता कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण पर काम कर रहे हैं। यह आसान नहीं है, क्योंकि प्रकाश संश्लेषण एक अत्यंत जटिल प्रक्रिया है: यह कई व्यक्तिगत चरणों में पौधों की कोशिकाओं में होता है और इसमें कई रंजक, प्रोटीन और अन्य अणु शामिल होते हैं। हालांकि, विज्ञान लगातार नई प्रगति कर रहा है।
कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण के क्षेत्र में अग्रणी शोधकर्ताओं में से एक है, जूलियस-मैक्सिमिलियन्स-अनवरिटेट (जेएमयू) वुर्ज़बर्ग के बावरिया, जर्मनी में केमिस्ट प्रोफेसर फ्रैंक वुरथनर। उनकी टीम अब प्राकृतिक प्रकाश संश्लेषण के पहले चरणों में से एक की नकल करने में सफल रही है, जिसमें कृत्रिम रंगों की एक परिष्कृत व्यवस्था और इसे अधिक सटीक रूप से विश्लेषण किया गया है।
परिणाम सियोल (कोरिया) में योंसी विश्वविद्यालय में प्रोफेसर डोंगो किम के समूह के सहयोग से प्राप्त किए गए थे। वे पत्रिका में प्रकाशित हुए हैं प्रकृति रसायन विज्ञान।
एक स्टैकिंग सिस्टम में तेज और कुशल ऊर्जा परिवहन
शोधकर्ताओं ने रंगों के ढेर को संश्लेषित करने में सफल रहा है जो पौधों की कोशिकाओं में प्रकाश संश्लेषक तंत्र के समान है – यह एक छोर पर प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करता है, इसका उपयोग चार्ज वाहक को अलग करने के लिए करता है और इलेक्ट्रॉनों के परिवहन के माध्यम से दूसरे छोर पर कदम से उन्हें स्थानांतरित करता है। संरचना में पेरिलीन बिसिमाइड वर्ग से चार स्टैक्ड डाई अणु होते हैं।
‘हम विशेष रूप से प्रकाश के साथ इस संरचना में चार्ज परिवहन को ट्रिगर कर सकते हैं और इसका विस्तार से विश्लेषण किया है। यह कुशल और तेज है। यह कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण के विकास की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है, ‘जेएमयू पीएचडी छात्र लिएंडर अर्न्स्ट कहते हैं, जिन्होंने स्टैक्ड संरचना को संश्लेषित किया।
अनुसंधान कार्य के लक्ष्य के रूप में supramolecular तारों
इसके बाद, जेएमयू रिसर्च टीम चार से अधिक घटकों से स्टैक्ड डाई अणुओं के नैनोसिस्टम का विस्तार करना चाहती है – अंततः एक प्रकार का सुपरमॉलेक्युलर तार बनाने के उद्देश्य से जो प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करता है और इसे जल्दी और कुशलता से लंबी दूरी पर परिवहन करता है। यह उपन्यास फोटोफंक्शनल सामग्रियों की ओर एक और कदम होगा जिसका उपयोग कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण के लिए किया जा सकता है।
