Лист - одна из самых впечатляющих загадок природы, способен преобразовывать солнечный свет, углекислый газ и воду в энергию. Ученые из Кембриджа создали новый тип искусственного листа, который может плавать на воде, используя солнечный свет над ним и воду под ним, чтобы производить энергию так же эффективно, как и настоящий лист.

Новое исследование основано на предыдущем дизайне искусственного листа, в котором использовались два перовскитных поглотителя света в паре с кобальтовым катализатором, и которые поглощали воду и углекислый газ для производства кислорода, водорода и монооксида углерода. Последние два продукта затем можно было бы улавливать и использовать для производства синтетического газа, ключевого ингредиента пластмасс, удобрений и топлива, такого как дизельное топливо, что существенно помогает уменьшить выбросы CO2 от этих продуктов.

Но более ранний дизайн был довольно громоздким, с толстым стеклом и другими материалами, которые делали его автономным устройством. Для нового исследования исследователи хотели уменьшить его до такой степени, чтобы он был достаточно легким, чтобы плавать на воде, не теряя своей эффективности.

Для этого команда нанесла светопоглощающие слои перовскита на тонкие гибкие слои полиэстера, покрытые оксидом индия и олова, и использовала платиновый катализатор. Затем они были покрыты ультратонкими материалами на основе углерода, которые отталкивали воду, чтобы защитить устройства от повреждения влагой.

Конечным результатом стал искусственный лист, который мог плавать на поверхности воды, либо расщепляя эту воду на водород и кислород, либо производя ингредиенты для синтез-газа. Испытав устройства на ближайших водоемах, команда показала, что выход на грамм сравним с натуральными листьями - 0,58% водорода и 0,053% угарного газа. Эти цифры могут показаться не такими уж большими, но они являются огромным улучшением по сравнению с предыдущей итерацией.

Плавающие искусственные листья также масштабируемы: тесты проводились на версиях от 1,7 см2 (0,3 дюйма2) до 100 см2 (15,5 дюйма2) с характеристиками, которые масштабировались вместе с ним. Команда говорит, что устройства можно использовать для производства более чистого топлива практически везде, где есть вода, включая загрязненные водные пути или открытое море.