科学家们发现了一种将阳光转化为燃料的新方法

植物利用太阳光的能量将二氧化碳（CO₂）转化为富含能量的糖分子。这一过程称为光合作用，是几乎所有生命的基础：动物和人类可以再次“燃烧”以此方式产生的碳水化合物，并利用其中储存的能量。这又会产生二氧化碳，从而完成循环。

该模型也可能成为环保燃料的关键，因为研究人员正致力于模仿自然光合作用，利用阳光生产高能化合物：如氢气、甲醇和合成汽油等太阳能燃料。燃烧时，它们只会产生生产燃料所需等量的二氧化碳。换句话说，它们将是碳中性的。

具有特殊结构的分子

在科学期刊《自然化学》上，Oliver Wenger教授及其博士生Mathis Brändlin报告了实现人工光合作用这一愿景的重要中间步骤：他们开发了一种特殊分子，在光照射下可同时储存四个电荷——两个正电荷和两个负电荷。

多重电荷的中间存储是将太阳能转化为化学能量的重要前提：这些电荷可用于驱动反应——例如，将水分解为氢气和氧气。

该分子由五个串联连接的部分组成，每部分执行特定任务。分子一侧有两个部分在释放电子过程中带正电。另一侧的两个部分接收电子，导致其带负电。化学家在中间放置了一个捕获阳光并启动反应（电子转移）的组件。

利用光的两步过程

为产生四个电荷，研究人员采用两步法，使用两次闪光。第一次闪光击中分子并触发反应，产生一个正电荷和一个负电荷。这些电荷向外移动到分子的两端。第二次闪光时，再次发生相同反应，使分子最终包含两个正电荷和两个负电荷。

可在弱光下工作

"这种逐步激发方式使我们能够使用显著更弱的光。因此，我们已非常接近太阳光的强度，"Brändlin解释道。早期研究需要极强的激光，这与人工光合作用的愿景相去甚远。"此外，分子中的电荷能保持足够长的稳定性，可用于进一步的化学反应。"

尽管如此，这种新分子尚未创造出功能完善的人工光合作用系统。"但我们已确定并实现了一个重要的拼图模块，"Oliver Wenger表示。该研究的新发现有助于深化我们对人工光合作用核心——电子转移过程的理解。"我们希望这能为可持续能源未来开辟新的前景，"Wenger说道。