在人工光協作用研討范疇，也許迎來一次改動游戲規則的打破：開宣布一種二氧化碳捕獲體系，并運用太陽能將捕獲的二氧化碳轉化成有價值的化學商品，包含可生物降解塑料、藥物甚至液體燃料。
　　植物能運用光能把二氧化碳和水構成碳水化合物。美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室和加州大學伯克利分校科學家協作，開宣布一種由半導體納米線和細菌構成的混合體系，能模仿天然界植物的這種光協作用進程。有關論文宣布在最近的《納米快報》雜志上。
　　“咱們信任，這一體系是人工光協作用范疇的一次革命性騰躍，有望從根本上改動化學和石油工業。”研討負責人之一、伯克利實驗室資料科學部化學家楊培東（音譯）說，“咱們能以徹底可再生的方法生產出化學品和燃料，而不是從地底深處獲取它們。”
　　太陽能綠色化工
　　釋放到大氣層中的二氧化碳越多，大氣就會越暖。現在地球大氣中二氧化碳濃度已達到近300萬年來的最高水平，這主要是化石燃料焚燒的成果。而在可預見的將來，化石燃料，尤其是煤炭，仍是滿意人類所需能量的最大來歷。大家一直在尋覓在二氧化碳進入大氣之前將其阻隔的技能，但所有這些技能都需要把捕獲的碳存儲起來，這么做自身也帶來了環境挑戰。
　　伯克利研討人員開發的人工光協作用技能處理了存儲疑問，一起也非常好地運用了捕獲的二氧化碳。“在天然的光協作用中，樹葉會搜集太陽能復原二氧化碳，與水聯系，經過分子構成生物質，”論文作者之一，霍華德·休斯醫學研討所研討碳中和能量轉化催化劑方面的專家克莉絲·張說，“在咱們的體系中，納米線會搜集太陽能并把電子傳遞給細菌，細菌將二氧化碳復原并與水聯系，從而構成多種高附加值的化學商品。”
　　這是一種新式人工光協作用體系，把生物適應性光捕獲納米線陣列和挑選出來的細菌群聯系在一起，供給了一種環境雙贏形式：運用阻隔二氧化碳的太陽能綠色化工。
　　資料學與生物學聯合
　　“咱們的體系代表了資料學和生物學之間新式的聯合，這一聯合范疇也為開發新的功能設備供給了廣闊時機。”研討小組的生物構成專家米歇爾·張說，“比方，納米線陣列的形狀構造要能保護細菌，就像埋在高草叢中的復活節雞蛋那樣，如此才能使對氧氣靈敏的微生物在充溢二氧化碳的環境中生存下來，比方在煙道氣體中。”
　　這一體系前期由楊培東的研討小組開發，開端就像一片奇異的“人工森林”，由硅和二氧化鈦納米線構成。
　　“咱們的人工森林就像綠色植物中的葉綠體。”楊說，“當陽光被吸收，光子在硅和二氧化鈦納米線中激起發生電子—空穴對，吸收不同頻率的太陽光譜。光子發生的電子在硅中被傳遞給細菌用于復原二氧化碳，光子發生的空穴在二氧化鈦中將水分子分化，發生氧氣。”
　　納米線陣列森林建成后，變成一種微生物群落的棲息地，這些微生物群落能發生特別的酶，挑選性地催化復原二氧化碳。在這一研討中，伯克利小組用的是一種叫做卵形鼠孢菌的厭氧菌，這種菌能很簡單地直接從周圍環境中取得電子，復原二氧化碳。
　　“鼠孢菌是非常好的二氧化碳催化劑，一起生成醋酸鹽，這是一種多功能化學中間體，能夠制作多種有用的化學商品，”米歇爾·張說。“運用緩沖半咸水和少數維生素，咱們能夠在納米線陣列中統一‘進駐’鼠孢菌。”
　　當鼠孢菌把二氧化碳復原成醋酸鹽（或其它生物構成中間體）后，再由轉基因大腸桿菌將其構成特別的化學品。在他們的研討中，為了進步方針化學品產值，把鼠孢菌和大腸桿菌別離開來。將來催化與構成這兩步能夠合并為一個進程。
　　將來商業化展望
　　研討人員指出，他們的人工光協作用體系成功的關鍵是別離方針要求，將進步光捕獲功率和進步催化活性分隔，納米線/細菌混合技能使之變成也許。經過這種方法，伯克利小組在模仿陽光下完成的太陽能轉化功率為0.38%，持續約200小時，與天然界中的樹葉相仿。
　　他們用醋酸鹽制作的定向化學品產值也得到進步——高達26%的丁醇（一種相似汽油的燃料）、25%的青蒿二烯（一種抗瘧藥青蒿素的前體）和52%的可再生生物降解塑料PHB。跟著該技能進一步精粹，估計體系的功能還會進步。
　　“現在咱們正在研討第二代體系，把從太陽能到化學商品的轉化功率進步到3%，”楊說，“等咱們在成本效益上達到了10%的轉化率，把這一技能面向商業化就切實可行了。”