Liść-cyborg wytwarza prąd elektryczny

Żywe organizmy są zdolne do fotosyntezy od co najmniej 3,5 miliarda lat. W tym czasie dopracowały się skutecznej kombinacji białek i pochłaniających światło barwników, aby wykorzystywać energię słoneczną do syntezy potrzebnych im związków.

Zamiast próbować odtworzyć ten mechanizm w sposób całkowicie sztuczny, Kane Jennings i Peter Ciesielski z Vanderbilt University w Nashville postanowili wykorzystać rozwiązania sprawdzone w toku ewolucji i zbudować zdolnego do fotosyntezy "cyborga". Oparli się na pracach Ekiasa Greenbauma z Oak Ridge National Laboratory, który pod koniec lat 90-tych XX wieku wykazał, że wyizolowany z liścia szpinaku kompleks białkowy znany jako PS1 pozostał aktywny po umieszczeniu go na złotym podłożu.

Naukowcy wykorzystali dostępny w handlu srebrno-złoty stop. Stężonym kwasem azotowym wytrawili srebro, otrzymując porowate, złote podłoże. Porowatość nadała złotu dużą powierzchnię, co pozwoliło na przyłączenie odpowiedniej ilości PS1, a także ułatwiło dostęp światła do białka. W końcu złoty "listek" umieszczono na grubszym złotym podłożu i wykorzystano odpowiednie związki chemiczne - tiole - aby "przykleić" kompleksy PS 1 do złota .

Po wystawieniu tak zbudowanego sztucznego liścia na działanie światła, kompleksy PS1 generują elektrony, przechwytywane przez złote podłoże - powstaje prąd elektryczny. W żywej roślinie elektrony byłyby wykorzystywane do reakcji redukcji, dzięki której powstają węglowodany.

Uzyskany prąd ma natężenie około 800 nanoamperów na centymetr kwadratowy, co nie jest wartością imponującą. Nie można też wystawiać sztucznego liścia na bezpośrednie działania światła słonecznego, które uszkodziłoby białko. Jednak naukowcy pracują nad udoskonaleniem procesu.