(H2N2)-Bằng cách mô phỏng cơ chế hiệu quả mà thực vật sử dụng để thu năng lượng từ các tia nắng, các nhà khoa học vật liệu của trường Đại học Jiao Tong, Thượng Hải, Trung Quốc, đã chế tạo thành công một loại lá nhân tạo, có khả năng hấp thụ ánh sáng để tách nước và sản sinh ra hydro.
Ý tưởng mô phỏng tự nhiên không mới, nhưng cho tới nay các nhà nghiên cứu chỉ tập trung vào việc cố gắng cải biên hoặc mô phỏng các phân tự liên quan trực tiếp tới việc tách hydro. Nhóm nghiên cứu tiến hành một khái niệm hoàn toàn khác, mô phỏng quá trình quang hợp bằng cách sao chép các kết cấu chi tiết của lá cây.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một số dạng lá cây làm khuôn, gồm lá cây hoa dã miên (Anemone vitifolia). Đầu tiên, họ xử lý lá cây bằng axit clohydric loãng. Sau đó, họ sấy khô lá cây và nung nóng chúng tới 500°C để đốt cháy đi hầu hết chất liệu thực vật còn lại. Titan dioxit được sử dụng rất phổ biến trong pin mặt trời để làm tăng hiệu suất của chúng, và ở chiếc lá này nó xúc tác quá trình tách các phân tử nước.
Chiếc lá vẫn duy trì được các đặc điểm như các tế bào dạng thấu kính ở bề mặt của nó, những tế bào này sẽ thu ánh sáng đi tới từ mọi góc; và các mao mạch giúp định hướng cho ánh sáng đi sâu hơn vào lá. Các phiên bản sao chép này cũng thu được những chi tiết rất tinh tế, gồm các cấu trúc được gọi là thykaloids, có chức năng làm tăng diện tích bề mặt đã có cho quá trình quang hợp và dày chỉ có 10 nanomet.
Nhóm nghiên cứu cho biết, chính những đặc điểm này khiến cho các lá nhân tạo rất hiệu quả trong việc tạo ra hydro. Các nhà nghiên cứu đã nhúng những chiếc lá nhân tạo này vào một dung dịch chứa 20% methanol, hoạt động như một chất xúc tác, và chiếu ánh sáng khả kiến tử ngoại gần vào chúng. Nhóm nghiên cứu cho biết, so với một dạng titan dioxit thương mại có tên là P25 được sử đụng dể sản sinh ra hydro, loại lá nhân tạo này hấp thu ánh sáng gấp hai lần, và sản sinh hydro nhiều hơn gấp ba lần.
Nguồn Nasati/Newscientist
