El profesor Cheong Park del Departamento de Ciencia e Ingeniería Energética del Instituto de Ciencia y Tecnología Daegu Gyeongbuk (DGIST; presidente Kanwoo Lee) ha desarrollado con éxito una tecnología de fabricación de nanocompuestos de fluoróforos supramoleculares utilizando nanomateriales y energía solar sostenible. El sistema es para la producción de bioorgánicos. -hidrógeno.
A través de una investigación conjunta con el profesor Hyojung Cha del Departamento de Hidrógeno y Energía Renovable de la Universidad Nacional de Kyungpok, el profesor Park explotó las buenas propiedades adsorbentes de nanosuperficies del ácido tánico.(1)basado en polímeros de polifenoles metálicos para controlar el autoensamblaje y las propiedades ópticas de tintes fluorescentes y al mismo tiempo detectar la fotoexcitación.(2)y mecanismos de transferencia de electrones. Con base en estos hallazgos, implementó un sistema de producción de biohidrógeno basado en energía solar utilizando bacterias con enzimas hidrogenasas.
Durante la fotosíntesis natural, la clorofila absorbe energía luminosa y transfiere electrones para convertirla en energía química. La fotosíntesis artificial, que imita el proceso natural de la fotosíntesis, utiliza la luz solar para producir recursos valiosos, como el hidrógeno, y ha ganado atención como una solución energética sostenible.
El equipo del profesor Park desarrolló un fotocatalizador supramolecular que puede transferir electrones similares a la clorofila modificando la rodamina, un tinte fluorescente existente, en una estructura anfifílica. El equipo aplicó tecnología de nanorrecubrimiento de polifenoles metálicos a base de ácido tánico para mejorar el rendimiento y la estabilidad. En consecuencia, demostraron una eficiencia de producción de aproximadamente 18,4 mmol de hidrógeno por hora por gramo de catalizador en el espectro visible. Esta eficiencia es 5,6 veces mayor que la observada en estudios anteriores utilizando el mismo fósforo.
El equipo de investigación combinó su tinte supramolecular recientemente desarrollado con Shewanella vinidens MR-1.(3)una bacteria capaz de transferir electrones, para crear un sistema biocompuesto que convierte el ácido ascórbico (vitamina C) en hidrógeno utilizando la luz solar. El sistema funcionó de manera estable durante mucho tiempo y demostró su capacidad para producir hidrógeno de forma continua.
El profesor Park dijo: “Este estudio marca un avance importante que revela mecanismos específicos de los tintes orgánicos y la fotosíntesis artificial. En el futuro, daré seguimiento a sistemas basados en nueva química supramolecular mediante la combinación de microorganismos activos y nuevos materiales que me gustaría”. investigación.”
Este estudio fue publicado en el Proyecto de Laboratorio de Investigación Básica y el Proyecto de Apoyo al Investigador de Mitad de Carrera de la Fundación Nacional de Investigación de Corea y el Proyecto Alquimista del Ministerio de Comercio, Industria y Energía y sus resultados (primer autor: Seokhyung Bu, estudiante del programa de doctorado) fueron hecho Edición Internacional de Química Aplicada.
(1) Ácido tánico: se trata de un material respetuoso con el medio ambiente que se puede obtener fácilmente del café y el té y su nanosuperficie se puede recubrir mediante un proceso sencillo. Tiene una amplia gama de aplicaciones, incluida la fotocatálisis y la eliminación de contaminantes.
(2) Fotoexcitación: se refiere al proceso de excitar electrones en una sustancia a un estado de mayor energía utilizando energía luminosa (fotones).
(3) Shewanella oneidensis MR-1: se refiere a una bacteria conocida por su capacidad para descomponer metales y minerales en la naturaleza. Se utiliza en investigaciones energéticas respetuosas con el medio ambiente, como la producción de hidrógeno.
