Forskare styr fotosyntes med speglar

– 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 ljus som reflekteras fram och tillbaka mellan speglarna i ett slags fångenskap, säger Tönu Pullerits, kemiforskare vid Lunds universitet.

Illustrationen föreställer fem antennkomplex mellan två speglar. Avståndet mellan speglarna är ungefär 300 nanometer. Bild: Tönu Pullerits

Studien visar att det finns en stark växelverkan mellan ljuset och antennkomplexen. Det här samspelet kan skynda på processen att överföra energi. För att den här så kallade fotosyntetiska ljusinsamlingen ska fungera optimalt, och kunna användas för att till exempel framställa bränsle, måste alla steg i den komplicerade 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.

Vill fånga koldioxid med hjälp av solljus

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. Samma forskarlag gjort dessa nya upptäckter när det kommer till att dra nytta av ljus.

Omvandla koldioxid till bränsle

Tönu Pullerits hoppas att upptäckten i framtiden ska kunna användas till 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. Men då måste det gå att utveckla större enheter som kan användas över hela världen.

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

Vetenskaplig studie:

Optical cavity-mediated exciton dynamics in photosynthetic light harvesting 2 complexes, Nature Communications .

Kontakt:

Tönu Pullerits, professor, kemiska institutionen, Lunds universitet, tonu.pullerits@chemphys.lu.se