麻省理工學(xué)院的丹尼爾·納舍埃(Daniel G.Nocera)教授長(zhǎng)期以來(lái)都對(duì)植物充滿了熱情。他竭盡全力地設(shè)法以人工方式完成植物光合作用過(guò)程——把水分解成氫和氧，然后加以利用。

他認(rèn)為，這是我們?nèi)祟惪梢越鉀Q能源問(wèn)題的唯一方法——太陽(yáng)在每小時(shí)中通過(guò)光線傾瀉到地球的能量，可以滿足我們這個(gè)星球整整一年的能源需求。

因?yàn)榉纸膺^(guò)程緩慢得令人沮喪，經(jīng)過(guò)6個(gè)月的努力，他終于發(fā)現(xiàn)了一種新方法。

這是一種廉價(jià)且方便的儲(chǔ)存能源的方法，用這一方法可以把太陽(yáng)能變成主要的能源來(lái)源。

植物捕獲光線，轉(zhuǎn)換成電流，然后利用這一能量激活催化劑，把水分解成氫和氧，這一過(guò)程被稱為光合作用的亮循環(huán)。植物在暗循環(huán)中利用這些材料合成用于生長(zhǎng)和能量?jī)?chǔ)備的糖。

納舍埃和納舍埃實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員馬特舒·凱納恩(MatthewKanan)把研究重點(diǎn)放在光合作用的水分解部分。

“只要再另外裝上一套光伏電池，你就得到了一片無(wú)機(jī)的葉子。”他說(shuō)道。

倫敦帝國(guó)理工學(xué)院的生物化學(xué)家詹姆斯·巴博(James Barber)教授一直在從事人工光合作用的研究，不過(guò)他沒(méi)有介入該研究，他稱納舍埃和凱納恩的發(fā)現(xiàn)，是大規(guī)模轉(zhuǎn)向清潔、不產(chǎn)生二氧化碳的能源進(jìn)程中的“巨大飛躍”。

“對(duì)人類未來(lái)的繁榮，這是一項(xiàng)有巨大意義的主要發(fā)現(xiàn)，”他說(shuō)，“其重要性不可能被人為夸大?！?/p>

納舍埃的發(fā)現(xiàn)源于失敗。由于對(duì)實(shí)驗(yàn)室取得的進(jìn)展不滿意，納舍埃和他的團(tuán)隊(duì)在去年10月份決定對(duì)在初期實(shí)驗(yàn)中設(shè)定的某些基本假設(shè)進(jìn)行重新審查。

一般來(lái)說(shuō)，化學(xué)家總是擔(dān)心催化劑的穩(wěn)定性，總是用盡各種辦法試圖合成耐腐蝕的材料。不過(guò)，光合作用的活性非常強(qiáng)烈，催化劑每使用30分鐘就會(huì)被分解。葉子不得不不斷地重新生成它們。也許，納舍埃思索，我們應(yīng)該做的不是抗拒腐蝕，而是利用這一現(xiàn)象。“這是許多科學(xué)家都有的一種傾向。我們希望某種物質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。但事實(shí)上，我們需要的是功能穩(wěn)定?！?/p>

這一思路引導(dǎo)納舍埃嘗試了鈷一磷酸鹽混合物。他知道它不會(huì)合成新物質(zhì)，可他想也許會(huì)起作用。果然，只要一斷電，納舍埃的催化劑就發(fā)生分解，可一加電，催化劑又重新聚合到了一起。

納舍埃的發(fā)現(xiàn)仍然只是個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。這要成為一個(gè)實(shí)用裝置，還需要大量的工程設(shè)計(jì)。理想的情況是這種設(shè)備既可用太陽(yáng)能或風(fēng)能發(fā)電，也可用燃料電池供電。從水中分解氧是這套系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)困難的部分，但納舍埃已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了這一過(guò)程?！艾F(xiàn)在我們可以開(kāi)始考慮全天供電的太陽(yáng)能系統(tǒng)了。”

與昂貴且需要有毒的堿性溶液的傳統(tǒng)電解裝置不同，他的系統(tǒng)成本低、簡(jiǎn)單、不產(chǎn)生毒副作用，因此，他希望世界各地的科學(xué)家和工程師能夠迅速地對(duì)它進(jìn)行改進(jìn)。

納舍埃說(shuō)，他的工作是設(shè)法了解并從兩方面改進(jìn)他的新發(fā)現(xiàn)。他的實(shí)驗(yàn)室將試圖搞清楚這種催化劑到底是如何制出氧氣的每個(gè)細(xì)節(jié)。他將與麻省理工學(xué)院的工程設(shè)計(jì)同事共同努力，把他的儲(chǔ)能裝置整合到各種系統(tǒng)之中，他希望有一天這樣的發(fā)電裝置能為家庭和汽車不分晝夜地提供電力。