近日，剑桥大学研究团队在《Joule》期刊发表了研究成果，称一种模拟自然光合作用的半人工叶片装置能利用阳光、水和二氧化碳转化为高价值化工产品，为化工行业脱碳提供了全新路径。这一研究获得新加坡科技研究局、欧洲研究理事会及英国研究与创新署等多家机构的支持。

该装置的核心为有机半导体与生物酶的复合系统，采用分层结构：光照侧采用无铅有机高分子半导体捕集阳光并产生载流子；暗侧的多孔二氧化钛载体则负载碳酸酐酶与甲酸脱氢酶。在光照下，光生电子被高效传导至酶催化中心，将二氧化碳还原为甲酸盐，同时水在另一侧被氧化，从而构建“光吸收—电子传递—化学转化”的一体化反应体系。在此基础上，生成的甲酸盐可通过后续“多米诺”反应序列，进一步合成重要的医药化合物。

实验表明，该系统的电子定向转化效率极高，且可持续稳定运行超过24小时，其稳定性是以往同类设计的两倍以上。这是有机半导体首次被成功整合进酶—光催化杂化体系，为拓展合成更多样化的绿色化学品奠定了平台基础。

燕春晖 译自《每日科学》