perjantai 21. helmikuuta 2014

Tutkijat kehittivät keinotekoisen lehden


Arizonan yliopiston (ASU) ja Argonne Laboratorion tutkijat kertovat edistyksestä keinotekoisen lehden kehittämisessä.

Vasemmalla tutkijoiden kehittämä fotosysteemi ja oikealla luonnon fotosysteemi, jonka toimintaa tutkijat pyrkivät jäljittelemään.

Tutkijoiden tavoitteena on kehittää keinotekoinen lehti, joka auringon valon avulla hajottaa vettä vedyksi ja hapeksi kustannustehokkaasti.

Tutkijoiden suunnittelema keinotekoinen lehti ei aluksi toiminut kovin hyvin. Prosessin vaihe, jossa nopea ja hidas kemiallinen reaktio ovat vuorovaikutuksessa, ei toiminut tehokkaasti. Nopea reaktio on valon energian (valokvantti) muuntaminen kemialliseksi energiaksi ja hidas on kemiallisen energian käyttäminen veden hajottamiseen vedyksi ja hapeksi.

Ongelman ratkaisemiseksi tutkijat tarkastelivat lähemmin luonnon fotosysteemiä, jossa samankaltainen ongelma on ratkaistu osana toimivaa fotosynteesiä. Luonnon fotosysteemiä jäljitellen he suunnittelivat releen, joka merkittävästi paransi heidän järjestelmäänsä.

Seuraavaksi tutkijat selvittivät valmistansa releen toiminnan, jota he eivät aluksi täysin ymmärtäneet. Tutkijoille selvisi, että releen tehokkaan toiminnan salaisuus oli epätavallisen lyhyt sidos vetyatomin ja typpiatomin välillä. Lisäksi he havaitsivat samankaltaista heikkoa magnetismia releen sähköisessä rakenteessa kuin mitä havaitaan luonnon fotosysteemissä.

Keinotekoisen fotosysteemin rakentaminen on auttanut tutkijoita paremmin ymmärtämään luonnon fotosysteemin toimintaa.

Kehitysoppineet kertovat meille, että luonnon fotosysteemit ovat ilmaantuneet maailmankaikkeuteen sattumaan perustuvan prosessin tuloksena. Tämä sattumaprosessi on tuottanut niin hienoja järjestelmiä, että älykkäiden suunnittelijoiden kannattaa ottaa niistä mallia, vaikka he eivät täysin ymmärräkään niiden toimintaa.


Karvakuonon kotitehtävä:

Kuvassa on fotosysteemi, joka varmasti tiedetään suunnitelluksi. Kuvassa on myös toinen fotosysteemi, joka vallitsevan naturalistisen konsensuksen mukaan on sattuman satoa. Tehtävänä on muotoilla asiasta tietämättömälle havaitsijalle yleispätevä ohje, jonka avulla voidaan tilastollisella merkittävyydellä erottaa kuvassa olevista artefakteista suunnitellut sattumalta syntyneistä.



Lähde:

https://asunews.asu.edu/20140217-artificial-leaf



Ei kommentteja:

Lähetä kommentti