 За повідомленням Physorg, міжнародній групі вчених під керівництвом колег з Національної лабораторії Лоуренса Берклі (США) вдалося виявити точну структуру каталізатора, який складається із чотирьох атомів марганцю і одного атома кальцію, що відповідає за реакцію гідролізу води. В результаті відкривається перспектива синтезу молекул, що володіють властивостями цього каталізатора, а значить і розвитку енергетики, у якій сонячне світло буде використовуватися для гідролізу води й одержання водню для живлення екологічно чистих паливних елементів.
Науковці використали революційну комбінацію з методів рентгенівської спектроскопії та кристалографії білків, що дозволила одержати недосяжну раніше точність зображення молекул металевого каталізатора. При цьому вдалося описати, з точністю біля 0,15 ангстрем, структуру кристалів Mn4Ca - активні каталітичні центри фотосинтетичного білкового комплексу.
Металевий каталізатор розташований у великому білковому комплексі, який називається фотосистема II, що був виявлений у рослин, зелених і синьо-зелених водоростей. Саме він забезпечує неперевершену ефективність розщеплення молекул води за рахунок тільки лише енергії сонячного світла.
Однією з основних проблем на шляху вивчення структури каталізатора була його чутливість до впливу потужного рентгенівського випромінювання, що застосовується для рентгенівської спектроскопії. Для подолання цієї проблеми фахівці з лабораторії Берклі об'єднали дані вимірів тонкої структури методами спектроскопії з даними кристалографічних досліджень методом рентгенівської рефрактометрії.
Вивчення структур методом рефрактометрії дозволило виявити їх загальну форму та положення каталізатора всередині білкового комплексу. Спектроскопічні виміри високої точності забезпечили інформацією про відстані та орієнтацію активного центру.
При такій комбінації методів кластер Mn4Ca піддається в цілому набагато менш сильному радіаційному впливу, а загальна точність, що досягається, значно вище, ніж при інших методах дослідження. В результаті вдалося виявити реальну тонку будову трьох структур активного центру фотосистеми II.
Тепер науковці одержали можливість точного визначення того, яким чином сонячне світло використовується організмами - фотосинтетиками для гідролізу молекул води. Це відкриває перспективу розвитку "чистої" сонячної енергетики, більш ефективної, ніж сучасна енергетика на основі традиційних фотоелементів.
|
ua
ru
