一、研发过程

　　UCB研究员(Berkeley Lab)材料科学部资深科学家、UC Berkeley化学与材料科学工程教授Peidong Yang表示，我们的灵感源于自然。为构建模拟光合作用的系统，Peidong Yang教授团队深入研究了植物叶片中的自然过程。叶片光合作用元件的每个独立组成部分都需要被人工复现和改进。

　　基于数十年研究积累，科学家采用卤化铅钙钛矿光吸收材料模拟叶片中吸收光线的叶绿素;受自然界调控光合作用的酶结构启发，他们设计出由铜制成、形似微型花朵的电催化剂。

　　此前实验已成功通过生物材料实现光合作用模拟，但本次研究创新性地引入无机材料铜。虽然铜的选择性低于生物材料方案，但这种金属材料为人造叶片系统设计提供了更耐用、稳定且持久的解决方案。

　　项目研究人员主导开发了该装置的正负极组件。借助Berkeley Lab分子铸造厂的先进仪器，团队成功将金属接触点集成到装置中。在实验室测试中，研究人员使用模拟恒定强光的太阳模拟器来验证新装置的选择性。

　　多个研究团队的前期创新使光阳极室能够进行有机氧化反应，并在光阴极室生成C2产物。这项突破在一个邮票大小的装置中构建出真实的人造叶片结构——仅利用阳光就能将CO₂转化为C2分子。

　　该装置生产的C2化学品是众多工业领域的前体原料，可衍生出日常生活中各类高价值产品，从塑料聚合物到飞机等尚无法使用电池驱动的大型交通工具燃料。基于太阳能驱动的全集成人工光合系统的这一基础研究突破，Peidong Yang教授团队目前致力于提升系统效率、扩大人造叶片尺寸，以推动该方案的规模化应用。

　　二、团队介绍

　　Berkeley Lab专注于发现科学和开发可靠能源解决方案。科研领域涵盖材料科学、化学、物理、生物、地球与环境科学、数学及计算科学。全球科研人员借助其实验室世界级的科研设施开展前沿研究。自1931年创立以来，其科学家已荣获16项诺贝尔奖。

　　Berkeley Lab的研究团队与国际合作者，在利用太阳能将二氧化碳转化为液态燃料及其他高价值化学品的道路上迈出重要一步。研究团队首次展示了一个自主运行的碳-碳(C2)合成系统，该系统将铜的催化特性与光伏材料钙钛矿相结合。这项突破基于超过20年的研究积累，使科学界在模拟自然界绿叶生产效率方面更近一步。

　　该研究隶属于“液态阳光联盟”(LiSA)重大计划。由美国能源部资助项目、美国加州理工学院(California Institute of Technology，简称 Caltech)牵头，与Berkeley Lab密切合作，汇聚了来自SLAC国家加速器实验室、国家可再生能源实验室等国家级实验室，以及美国加州大学尔湾分校(UC Irvine)、加州大学圣地亚哥分校(UC San Diego)和俄勒冈大学(University of Oregon)等高校的100多位科学家。

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