满足社会日益增长的能源需求已成为人类的一项艰巨挑战。预计到2050年，能源需求将增加近一倍，而由化石燃料燃烧引起的气候变化的影响，已经以干旱、野火、洪水和其他灾害的形式在肆虐着。亚利桑那州立大学生物设计应用结构发现中心和亚利桑那州立大学分子科学学院的研究员加里-摩尔认为，化学将在开发清洁解决方案以解决世界日益严重的能源困境方面发挥重要作用。

加里-摩尔和他的同事描述了被称为卟啉的环形分子的用途，在这张图片中可以看到。这种分子是自然界中最丰富的色素之一，因其能够加速或催化化学反应而受到关注，包括在生命系统中发生的重要反应。它们是设计人工光合作用系统的有用成分。

在这项出现在《化学-电化学》杂志封面上的研究中，Moore和他的同事描述了被称为卟啉的环形分子的用途。这种分子是自然界中最丰富的颜料之一，因其能够加速或催化化学反应而受到关注，包括在生命系统中发生的重要反应。

这些反应包括将来自太阳的辐射能量转化为储存在分子键中的化学能量，这是一个被植物和光合作用微生物利用的过程。然后，这种化学能量可以通过细胞呼吸的过程，用于推动生物体的新陈代谢。

加里-摩尔是Biodesign应用结构发现中心和ASU分子科学学院的研究员。

研究人员希望能从大自然的剧本中吸取经验，创造出光合作用的自然过程的合成类似物。这项新研究描述了一种合成的含二铁的卟啉，并探讨了其作为有效催化剂的潜力。与其利用自然光合作用的产物，不如从我们的光合作用知识中得到启发，开拓新的材料和技术，使其具有与生物对应物相媲美的特性和能力。

卟啉及其结构相关的类似物在整个生物界被大量发现。它们的作用是结合一系列金属离子，以执行广泛的细胞任务。例如，叶绿素分子结合镁（植物光合作用中的一个关键化学阶段），而血红素，一种含铁的卟啉可以帮助组织分子氧和二氧化碳运输，并提供细胞呼吸所必需的电子运输链。由于它们在生命过程中起到的指挥作用，卟啉的异常是导致一系列严重疾病的原因。

卟啉还可以用作被称为电化学电池的合成设备的催化剂，这些设备将化学能转化为电能，或反之亦然。尽管来自太阳的辐射能量可以储存在传统类型的电池内，但与现代交通使用的燃料相比，这种应用受到其低能量密度的限制。

摩尔设计人工光合作用系统的努力可以为可再生能源拼图提供一个宝贵的部分，生产"非化石基"燃料以及一系列有益的商品。

这种装置将允许捕获和储存太阳能，以便在需要的时候和地点使用，并且可以使用比目前用于传统太阳能应用的材料便宜得多、丰富得多的化学品来制造。

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