Biyo-yakıt üretiminde yeni çağ dönemi
Araştırmacılar ultra hızlı lazer kullanarak fotosenteze dayalı kimyasal reaksiyonların ne denli hızlı gerçekleştiklerini gösteren bir sunum hazırladılar. Bulgular, güneş enerjisini kimyasal enerjiye çeviren elektronların sudan ayrıştırılma işleminin şimdiye dek düşündüğümüzden daha hızlı gerçekleştiğini ispat ediyor. Çalışmanın yazarı Jasper van Thor “artık doğanın, ışık enerjisinin yakıta dönüştürülmesinin fiziğini nasıl optimize ettiğini görebiliyoruz” dedi. Bu çalışma bilim adamlarının biyo-yakıt üretimini daha etkin olarak kullanmak için ‘suni fotosentez’ işlemi geliştirmelerine yardımcı olabilecek.
Araştırmanın konusu ve sonuçları
Londra Imperial College’dan araştırmacılar fotosistem II enzimi tepkimesinin ne hızda gerçekleştiğini tam olarak ortaya çıkarmak istediler. Suyu hidrojen ve oksijene ayrıştıran bu işlem, fotosentezin en yavaş bölümü olarak düşünülüyordu. Buna mukabil fotosentezin ilk bölümü olan protein ve klorofil moleküllerinden oluşan kompleks anten yardımı ile ışığın toplanması işleminin daha hızlı olduğu düşünülüyordu.
Hızlı ve yavaş kavramları bu deneyde göreceli kavramlar zira işlem aslında picosaniyelik bir zaman dilimi içerisinde gerçekleşiyor (saniyenin trilyonlarda biri). Daha kesin bir ölçüm yapabilmek için bilim adamları öncelikle fotosistem II enzimi kristallerini oluşturdular ve sonra gelişmiş bir lazer sistemi ile bu kristalleri dağıttılar. Wisconsin-Milwaukee Üniversitesi’nin işbirliği ile geliştirilen bu işlem, daha önceki bir makalede anlatılmıştı.
Ekip infrared spektroskopisi kullanarak sistemin zerrecikleri içerisindeki elektron hareketlerini ölçebildi. Böylece enerjinin hangi aşamada transfer edildiğini gözlemlediler. Yaptıkları ölçümler suyun ayrışma işleminin, ışık toplayıcı anten kompleksi işleminden daha hızlı gerçekleştiğini ispatladı. Bu sonuç uzun yıllara dayalı öğretileri ters yüz etti. “1990’larda lisans öğrencisi iken bana öğretilenin artık geçerli olmadığını kanıtlayabiliyoruz” diyor van Thor.Üstelik ekip, fotosentez işleminin önemli bölümlerinin bir sunumunu da hazırladı. Öyle ki bütün işlem birkaç nanosaniyede olup bitiyordu (saniyenin milyarda biri kadar bir zaman diliminde). Yapılan şey bilim adamlarının, molekülün, işlem sırasında çok küçük zaman dilimlerinde ne yaptığını anlamalarına ve hatta bu işlemi geliştirmelerine daha çok yardımcı oluyor. Van Thor “Suni fotosentezi daha etkin kılabilmek için bu işlemi taklit edebilir miyiz, ya da amaçlarımız dahilinde yönlendirebilir miyiz? Bu ve bunun gibi bir çok bilinmezlik artık keşfedilmeye açık” dedi.
