Группа исследователей из инженерной школы Университета Калифорнии в Витерби стремится разделить CO2 и преобразовать этот парниковый газ в полезные материалы, такие как топливо или потребительские товары, от фармацевтических препаратов до полимеров, сообщает Journal of Physical Chemistry A.Обычно этот процесс разделения CO2 требует огромных затрат энергии и команда учёных решили использовать Солнце. В частности, было продемонстрировано, что ультрафиолетовый свет может быть очень эффективным для возбуждения органической молекулы олигофенилена. Под воздействием УФ-излучения олигофенилен становится отрицательно заряженным анионом, легко переносящим электроны на ближайшую молекулу, такую как CO2. Таким образом, углекислый газ становится способным восстанавливаться и превращаться в составную часть пластмасс, лекарств или даже мебели.Быстро растущая концентрация углекислого газа в атмосфере Земли – одна из самых неотложных проблем, которые человечество должно решить, чтобы избежать климатической катастрофы. С начала индустриальной эры люди увеличили выбросы CO2 в атмосфере на 45% за счет сжигания ископаемого топлива и других выбросов. В результате средние глобальные температуры сейчас на 2°С выше, чем в доиндустриальную эпоху. Благодаря парниковым газам, таким как CO2, солнечное тепло остается в атмосфере, нагревая нашу планету. Многие исследовательские группы изучают методы преобразования CO2, улавливаемого выбросами, в топливо или углеродное сырье для потребительских товаров, от фармацевтических препаратов до полимеров.В этом процессе традиционно используется тепло или электричество вместе с катализатором для ускорения превращения CO2 в продукты. Однако многие из этих методов часто являются энергоёмкими, что не идеально для процесса, направленного на снижение воздействия на окружающую среду. Использование солнечного света для возбуждения молекулы катализатора в свою очередь энергоэффективно.Большинство других способов сделать это включают использование химических веществ на основе металлов, и эти металлы являются редкоземельными металлами, которые очень дорогие и могут быть токсичными.Эта работа была первым вычислительным исследованием подобного рода, поскольку учёные ранее не изучали основной механизм перемещения электрона от органической молекулы, такой как олигофенилен, к CO2. Было обнаружено, что они могут проводить систематические модификации олигофениленового катализатора, добавляя группы атомов, которые придают определенные свойства при связывании с молекулами, которые имеют тенденцию подталкивать электроны к центру катализатора, чтобы ускорить реакцию.Сейчас ученые изучают стратегии дизайна катализаторов, которые не только приводят к высокой скорости реакции, но также позволяют возбуждать молекулу видимым светом, используя как квантовую химию, так и генетические алгоритмы.