Мы привыкли думать, что только растения способны превращать солнечный свет в энергию. Листья аккуратно улавливают фотоны, запускают цепочку сложнейших реакций, и в итоге рождаются молекулы сахара — основа почти всей жизни на Земле. Но что если люди научатся повторять этот процесс? Тогда можно будет производить экологически чистое топливо буквально «из лучей солнца».

И вот, в августе 2025 года исследователи из Базельского университета (Швейцария) представили сенсационное открытие: они создали уникальную молекулу, которая работает по принципу фотосинтеза и способна запасать сразу четыре электрических заряда под воздействием света. Этот результат приближает нас к мечте об искусственном фотосинтезе — технологии, которая может радикально изменить энергетическое будущее человечества.

Зачем копировать растения?

Природный фотосинтез — один из самых изящных и эффективных процессов на планете. С его помощью растения превращают углекислый газ и воду в богатые энергией углеводы. Животные и люди затем «сжигают» эти молекулы, получая энергию, а в атмосферу возвращается углекислый газ — и цикл замыкается.

Учёные давно задумываются: а если повторить этот процесс в лаборатории? Ведь солнечный свет — неисчерпаемый источник энергии. Если научиться напрямую преобразовывать его в химическое топливо, человечество сможет получать углеродно-нейтральные виды энергии: водород, метанол, синтетический бензин. Их сжигание вернёт в атмосферу ровно столько углекислого газа, сколько было затрачено на их производство. Таким образом, баланс не нарушается.

Новый прорыв: молекула, вдохновлённая природой

Группа профессора Оливера Венгера из Университета Базеля вместе с аспирантом Матисом Брэндлином описала в журнале Nature Chemistry молекулу особой конструкции. Она состоит из пяти взаимосвязанных «сегментов», каждый из которых выполняет свою роль:

• Два сегмента на одном конце молекулы умеют отдавать электроны и заряжаются положительно.

• Два сегмента на противоположном конце принимают электроны и становятся отрицательно заряженными.

• Центральный сегмент — это «солнечная антенна»: он улавливает свет и запускает процесс переноса электронов.

Главная особенность: под действием света молекула способна запасать сразу четыре заряда — два положительных и два отрицательных. Ранее учёные могли добиваться только кратковременного накопления одного или двух зарядов.

Две вспышки — четыре заряда

Чтобы достичь такого эффекта, исследователи применили пошаговый метод:

1. Первая вспышка света возбуждает молекулу и вызывает перенос электронов: возникает один положительный и один отрицательный заряд.

2. Вторая вспышка света запускает процесс повторно — и молекула уже хранит два «плюса» и два «минуса».

Эти заряды удерживаются достаточно долго, чтобы использовать их для последующих химических реакций. Например, для разложения воды на кислород и водород — ключевого шага в производстве экологически чистого топлива.

Свет «как у солнца», а не как у лазера

До недавнего времени для подобных экспериментов учёным приходилось использовать мощные лазеры с крайне высокой интенсивностью. Это было далеко от реальности: солнечный свет куда слабее.

Новая молекула работает иначе. Её пошаговое возбуждение позволяет использовать намного более тусклый свет, близкий по интенсивности к естественному солнечному излучению. Это делает открытие не просто лабораторным трюком, а реально применимым шагом к технологии будущего.

Почему это так важно?

Хранение четырёх зарядов одновременно — не просто красивая химическая задача. Это ключ к искусственному фотосинтезу. Для того чтобы из солнечного света рождались химические связи в топливе, нужно уметь аккумулировать сразу несколько электронов и «управлять» ими.

Новый молекулярный дизайн решает эту проблему и открывает дорогу к более сложным реакциям:

• разложению воды для получения водорода;

• синтезу углеводородов из CO₂;

• созданию жидкого топлива, пригодного для транспорта и промышленности.

Не готовая система, но важный кусочек пазла

Учёные подчёркивают: пока речь не идёт о полноценной установке искусственного фотосинтеза. Новая молекула — лишь одна из деталей огромного конструктора. Но именно такие детали и формируют путь к конечной цели.

Профессор Венгер называет своё открытие «важным недостающим звеном». Теперь учёные лучше понимают, как происходит перенос электронов в подобных системах, и смогут проектировать ещё более эффективные молекулы.

Глобальный контекст: топливо будущего

Мир стоит перед серьёзным энергетическим вызовом. Чтобы остановить климатические изменения, необходимо отказаться от ископаемого топлива. Но полностью перейти только на солнечные панели и ветряки сложно: электричество нужно хранить, транспортировать и использовать в самых разных сферах.

Здесь и приходит на помощь идея «солнечного топлива». Водород, метанол или синтетический бензин могут стать универсальными носителями энергии:

• их можно хранить в жидком или газообразном виде,

• легко перевозить,

• использовать в транспорте, авиации, промышленности.

И самое главное — при их сжигании не добавляется новый CO₂ в атмосферу.

Почему это открытие вдохновляет

Обычно наука движется маленькими шагами: каждый эксперимент добавляет крупицу знаний. Но иногда появляется находка, которая сразу открывает новые горизонты. Именно такой стала молекула из Базеля.

Она показала, что искусственный фотосинтез не обязательно требует гигантских лазеров или сложнейших установок. Напротив, достаточно грамотно сконструированной молекулы, чтобы начать «работать на солнечном свете», приближенном к естественному.

Чего ждать дальше

Следующие шаги исследователей — встроить такие молекулы в более сложные системы, где они смогут не только хранить заряды, но и направлять их на реальные химические процессы.

Ученые надеются, что уже в ближайшие десятилетия можно будет создать установки, которые будут «переписывать» фотосинтез растений, но на промышленном уровне. В будущем они смогут питать заводы, самолёты и автомобили топливом, созданным прямо из солнечного света и углекислого газа.

Заключение: энергия, подсказанная листьями

Сегодня мы находимся только в начале пути. Но каждое подобное открытие приближает человечество к мечте: использовать солнце так же эффективно, как это делают растения.

Обычная молекула, созданная в лаборатории, может однажды стать основой новой энергетической системы планеты. И тогда фраза «жить на солнечной энергии» перестанет быть метафорой. Это станет нашей реальностью.