未来人造树，让我们榨干阳光吧！

我是年

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世界各处再也看不到标志着工业化进步的工厂和烟筒，看到的只是一片一片广袤的森林，满眼的绿色，所有建筑物的顶端也都覆盖着树叶，道路旁，河流边是一株株枝叶繁茂的大树，大街上的行人，全都身披树叶。
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, y3 C) [: F6 v5 B/ [3 ^难道这是经历了2012浩劫之后的人类回到了原始社会？仔细观察，你会逐渐发现端倪——所有的“叶子”四季常青，并且会调整自己的姿态，一直以最大的面积朝着太阳，“树”下面是错综复杂的管道网络，有的“树”在源源不断地生产氢气，有的“树”则源源不断地发电；人身上的“树叶”，也是连接着各种各样的电子设备；氢能汽车穿梭在街道，当需要补充燃料时，只要连接到树上，就能得到补充。
1 `2 m! ]3 X- X2 i' L$ z6 A原来，这是——“光”着的未来。“森林”就是我们未来的发电厂和化工厂，利用太阳能生产我们需要的一切。
( {8 L) m$ i" X" a这只是我们幻想的未来的美丽图景，但是现在，科学家们正在努力进行太阳能利用的研究，加快我们到达未来的速度。
, J. E! T) F& S/ A! W/ P0 y自然界中利用太阳能最好的方式莫过于植物的光合作用——利用光能，经过一系列复杂的酶促生物化学反应，产生氧气和有机物。人们则从中获得启发，利用太阳能催化水的光解，生产氢气和氧气。最初水的光解，并不是对树叶的模拟，而是1967年发现的“本多?藤岛效应”（Honda-Fujishima Effect）[1]——TiO2在紫外光的照射下能够催化水分解为氢气和氧气，而起到催化作用的TiO2，叫做光触媒（Photocatalysis）。在随后的三十多年的实践中，科学家们不断地改进分子组成和结构，使光触媒的性能持续提高，由最初简单的TiO2晶体到现在复杂的具有共角的 TaO6 八面体结构钽酸盐晶体，量子效率也提高到了56%[2]，MIT的研究人员更是利用廉价的钴和镍制作出了“人造树叶”[3]，但是这些无机光触媒的研究，却始终不得植物光合作用的“真传”。
而我国的女科学家，中科院理化技术研究所的吴骊珠研究员，则进行了树叶中叶绿体光合作用功能的仿生研究。她利用氢化酶等一系列有机催化剂，实现了从水中制备氢气的反应[4]。不仅如此，她还构建了搭载酶的高分子催化体系，相当于建造了一个“微型工厂”，把散兵游勇般存在的催化剂以高效的方式集合起来，仿佛搭建起一个催化水产氢的“生产线”，大大提高了反应的效率。
) k0 {) v; Q# m太阳能的光化学利用，还能够帮我们进行化工生产。16-DPA（双烯醇酮醋酸酯）是调节糖代谢，抗炎，抗过敏等药品的中间体，传统的热化学制作工艺使用三氧化铬作为氧化剂，能耗高，并且会产生大量的含铬废水，所以邪恶的西方发达国家在2006年就禁止该产品生产，一律采用进口的方式，企图以高额的利润诱惑我们在生产的同时破坏环境。而我们则利用太阳能的光催化技术，使用空气中的氧气作为氧化剂，生产16-DPA[5]。这是现在已经实现的一个例子，也许在未来只要有适当的催化体系，是人造的“光合作用”不仅能够生产有机物，还能生产药品、日用品、甚至能够提供组装重工业产品，采用“种树”的方式几乎能够代替现在所有的化工厂。
/ {& C; G/ \, ]1 A* m$ n+ l为了达到需求，我们要求“森林化工厂”不放过几乎所有的太阳能，这就需要科学家在太阳能利用光谱上做文章。能够到达地面的太阳光光的波长范围是290nm ～ 4000 nm之间，紫外光占约3%，可见光44%，红外光53%[6]。植物的光合作用的光吸收峰是在680 nm 和700 nm，早期的光催化反应的吸收范围集中在紫外光区，这显然是浪费掉了大量的太阳能。森里工厂能够利用几乎所有的太阳能的奥秘在于——染料敏化技术。在所有的“树叶”表面涂有一层染料，但并不是为了使“树叶”更加漂亮光鲜，而是为了吸收更广泛的太阳能光谱，进而将这些能量传递给真正的生产过程，就好比是“树叶生产车间”的预处理工厂。香港大学的任詠华教授就在进行这样的研究，并取得了杰出的进展。她创造性地在大有机分子中间添加金属核构造出有机金属，通过使用不同的金属核以及周围的有机分子的性质，能够吸收不同波长的光，拓宽光敏材料的相应光谱范围。在她的研究中，可以使用铂、金等贵金属，更先进的是可以使用铜、银的配合物，在保证效率的同时大幅降低成本。她还研究出的新型发光材料，应用于白OLED灯管，降低了电能向热能的转化，更高效地转化为光能，大大节省了用电量，相当于以另一种形式，“产生”了能源。正是因为在这方面的突出贡献，2011年她获得了有“女性诺贝尔奖”之称的欧莱雅－联合国教科文组织 “世界杰出女科学家成就奖”[4]。
2011年是国际化学年，口号是“化学——我们的生活，我们的未来”[7]。相信太阳能的未来能够被“有用的化学”修饰的更加绚烂。
8 D: i0 g# O* O参考文献[1]  维基百科，http://en.wikipedia.org/wiki/Photocatalysis
) O) [- @4 p& E& c# T; Y( x[2]  温福宇，杨金辉，宗旭等 太阳能光催化制氢研究进展 化学进展 2009，21（11）：2285-2302
[3]  http://www.guokr.com/article/18164/
  X& N. B( T3 w2 S4 m* O& O[4]  欧莱雅-联合国教科文组织“为投身于科学的女性”官方网站，http://www.forwomeninscience.com
吴骊珠，中国科学院理化技术研究所，研究员，获得中华全国妇女联合会、中国科学技术协会、中国联合国教科文组织全国委员会及欧莱雅（中国）共同举办的第七届"中国青年女科学家奖"。
# R# l3 W  N8 j2 m: K任詠华，香港大学，教授，中国科学院院士，获得2011年欧莱雅－联合国教科文组织 “世界杰出女科学家成就奖”。
[5]  http://www.21zt.net/lunwen/show-5.html
[6]  http://almashriq.hiof.no/lebanon/600/610/614/solar-water/idrc/01-09.html
/ D; m3 P' s' g& F5 x4 k+ K5 q: r[7]  http://www.iyc2011.cn/

宝龙

+1
我也在想，光电转换率提高了，地球上到处都是太阳能电池板之后，原本由地球获得的太阳能被电池板截取了，地球上的温度怎么办？大气循环怎么办？看过一篇科幻小说，讲的是人类用巨大的电池板在太空中把太阳包围了，地球上都见不得阳光了，只能使用照明。

凤飞鹏舞

能量的转换的消耗都是要产生热量的，这个应该不用担心吧。