Воспроизведение фотосинтеза «в пробирке» пока что остается невозможным. Но разработчики не унывают – искусственные листья можно использовать для выработки энергии и куда более простым путем: испарением влаги.

Живые растения постоянно «потеют», поглощая влагу корнями и испаряя ее с поверхности листьев. Этот процесс называется транспирацией , и он обеспечивает перемещение питательных веществ в растении (ведь у него нет сокращающихся мышц, как у животного). Благодаря транспирации минеральные соединения могут подняться из-под земли на десятки метров вверх, достигая самых высоких древесных крон. Примерно так же устроены и новые искусственные листья, но испарение влаги с них приводит к другому результату – выработке электричества.

Группа ученых и инженеров, работающих под руководством Мишеля Махарбиза (Michel Maharbiz), создала подобную установку с использованием стеклянных «листьев», состоящих из целой сети мельчайших капилляров, организованных так же, как капилляры в живом листе растения. Сами «листья» погружены в жидкость, но самые тонкие из капилляров высовываются наружу, и через их открытые просветы вода может спокойно испаряться. Система в целом создает поток жидкости, текущий со вполне приличной скоростью – 1,5 см в секунду (54 м/ч).

Стенки центрального «сосуда» соединены с металлическими электродами, а те, в свою очередь, подключаются к электрической цепи. Теперь с потоком воды достаточно подавать регулярно пузырьки воздуха. Различные электрические свойства воды и воздуха позволяют с каждым пузырьком менять напряжение между электродами, и создавать в цепи ток. Если говорить в цифрах, то в экспериментальной установке, собранной учеными, прохождение каждого пузырька создавало от 2 до 5 мкВ. Эта энергия может медленно, но верно накапливаться на аккумуляторе.

Для полноценной и эффективной установки по выработке электричества, конечно, этого пока недостаточно. Однако если создать на ее основе более мощную систему, размером уже не с лист, а с целое большое дерево, она будет вполне выгодной. Конечно, Махарбиз признается, что такие системы по эффективности неспособны заменить даже солнечные батареи, но в качестве вспомогательных вполне подойдут. К примеру, часть энергии, вырабатываемой из солнечных лучей, можно направить на подачу воды в «искусственный лист», и общая производительность такого тандема будет выше.

Стоит заметить, что при создании более крупных таких систем появляется новая сложность. Движение жидкости по капилляру обеспечивается смачиванием , а в конечном итоге – силой поверхностного натяжения. Однако введение в жидкость пузырьков нарушает «сцепление» между ее молекулами и существенно ослабляет эту силу. Впрочем, ученые не смущаются этим вопросом: вместо пузырьков вполне можно использовать другие «вставки» в поток воды. К примеру, это могут быть фрагменты изолирующего материала, который, вращаясь на ободе небольшого колесика, будет время от времени вторгаться в течение, меняя напряжение между электродами точно так же, как это делают пока что пузырьки воздуха.

Кстати, работы Мишеля Махарбиза и его коллег нередко привлекают внимание прессы. Воссоздавая естественные процессы и системы в искусственных условиях, он нередко добивается крайне интересных – и перспективных результатов. Достаточно вспомнить его участие в разработке искусственного насекомого-шпиона (« Жучки ») или еще одну систему выработки тока, которая вдохновлена устройством семенных коробочек растений (« Нанодинамо »).

По публикации New Scientist Tech