Forskare har tagit första steg mot att styra fotosyntes med speglar

Solljuset som träffar vår jord under en timme motsvarar nästan mänsklighetens totala energiförbrukning under ett helt år. Samtidigt ökar våra globala utsläpp av koldioxid. Att ta vara på solens energi för att fånga upp växthusgas och sedan omvandla den till bränsle är ett hett forskningsfält. I en tidigare studie kunde ett forskarlag i Lund visa att man med hjälp av avancerade material och ultrasnabb laserspektroskopi på sikt skulle kunna minska nivåerna av växthusgaser i atmosfären. Och i en studie som publiceras i den vetenskapliga tidskriften Nature Communications har det Lundaledda forskarlaget gjort nya landvinningar när det kommer till att dra nytta av ljus.

– Vi har infogat så kallade antennkomplex mellan två speglar som är placerade bara några hundra nanometer ifrån varandra i en optisk mikrokavitet. Man kan säga att vi skördar ljuset som reflekteras fram och tillbaka mellan speglarna i ett slags fångenskap, säger Tönu Pullerits, kemiforskare vid Lunds universitet.

Studien visar att det finns en stark interaktion mellan ljuset och antennkomplexen. Och att den kan ge ringar på vattnet som kan påskynda energiöverföringsprocessen. För att den så kallade fotosyntetiska ljusinsamlingen ska fungera optimalt, och kunna användas för att exempelvis framställa bränsle, måste alla steg i den intrikata processen vara mycket effektiva.

– Om vi kan göra de första stegen i fotosyntesen snabbare och effektivare kan vi förhoppningsvis även göra ljusenergi av andra enheter mer effektiva, säger Tönu Pullerits.

Hur kan då dessa resultat komma till nytta? Tönu Pullerits hoppas att upptäckten i framtiden ska kunna utnyttjas till att utveckla större enheter som på global nivå kan användas för att med solens hjälp suga upp koldioxid ur atmosfären och omvandla den till användbara kemikalier. Det skulle kunna vara en av många lösningar för att få bukt med den klimatkris vi står inför.

– Vi har nu tagit ett par initiala steg på en lång resa. Man kan säga att vi stakat ut en mycket lovande riktning, säger Tönu Pullerits.

Källa: Lunds universitet

Studien publiceras i tidskriften Nature Communications: ”Optical cavity-mediated exciton dynamics in photosynthetic light harvesting 2 complexes”

Förutom Lunds universitet har följande lärosäten och organisationer deltagit i studien: Universidad Nacional Autónoma de México, Göteborgs universitet, University of Glasgow.