Artificial photosynthesis
செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கை என்பது சூரிய ஒளி, நீர் மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைடு ஆகியவற்றை கார்போஹைட்ரேட்டுகள் மற்றும் ஆக்ஸிஜனாக மாற்ற ஒளிச்சேர்க்கைக்கான இயற்கையான செயல்முறையை பயோமிமிக்ஸ் செய்யும் ஒரு இரசாயன செயல்முறையாகும். செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கை என்ற சொல் பொதுவாக ஒரு எரிபொருளின் (ஒரு சூரிய எரிபொருள்) இரசாயன பிணைப்புகளில் சூரிய ஒளியிலிருந்து ஆற்றலைப் பிடிக்கவும் சேமிக்கவும் எந்த திட்டத்தையும் குறிக்கப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஒளிச்சேர்க்கை நீர் பிளவு தண்ணீரை ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனாக மாற்றுகிறது மற்றும் செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கையின் முக்கிய ஆராய்ச்சி தலைப்பாகும். ஒளியால் இயக்கப்படும் கார்பன் டை ஆக்சைடு குறைப்பு என்பது இயற்கையான கார்பன் நிலைப்படுத்தலைப் பிரதிபலிக்கும் மற்றொரு செயல்முறையாகும். சூரிய எரிபொருள்களின் நேரடி உற்பத்திக்கான சாதனங்களின் வடிவமைப்பு மற்றும் அசெம்பிளி, ஒளி மின் வேதியியல் மற்றும் எரிபொருள் செல்களில் அதன் பயன்பாடு மற்றும் சூரிய ஒளியிலிருந்து நுண்ணுயிர் உயிரி எரிபொருள் மற்றும் உயிர் ஹைட்ரஜன் உற்பத்திக்கான என்சைம்கள் மற்றும் ஒளி தானியங்கி நுண்ணுயிரிகளின் பொறியியல் ஆகியவை இந்த தலைப்பில் ஆராய்ச்சியில் அடங்கும். ஒளிச்சேர்க்கை எதிர்வினையை ஆக்சிஜனேற்றம் மற்றும் குறைப்பின் இரண்டு அரை எதிர்வினைகளாக பிரிக்கலாம், இவை இரண்டும் எரிபொருள் உற்பத்திக்கு இன்றியமையாதவை. தாவர ஒளிச்சேர்க்கையில், நீர் மூலக்கூறுகள் ஒளி-ஆக்சிஜனேற்றப்பட்டு ஆக்ஸிஜன் மற்றும் புரோட்டான்களை வெளியிடுகின்றன. தாவர ஒளிச்சேர்க்கையின் இரண்டாம் கட்டம் (கால்வின்-பென்சன் சுழற்சி என்றும் அழைக்கப்படுகிறது) என்பது கார்பன் டை ஆக்சைடை குளுக்கோஸாக (எரிபொருள்) மாற்றும் ஒளி-சுயாதீன எதிர்வினை ஆகும். செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கை ஆராய்ச்சியாளர்கள் இந்த இரண்டு எதிர்வினைகளையும் செய்யக்கூடிய ஒளி வினையூக்கிகளை உருவாக்கி வருகின்றனர். மேலும், நீர் பிளவுபடுவதால் ஏற்படும் புரோட்டான்களை ஹைட்ரஜன் உற்பத்திக்கு பயன்படுத்தலாம். இந்த வினையூக்கிகள் விரைவாக வினைபுரிந்து சம்பவ சூரிய ஃபோட்டான்களில் பெரும் சதவீதத்தை உறிஞ்ச முடியும். ஒளிமின்னழுத்தங்கள் சூரிய ஒளியிலிருந்து நேரடியாக ஆற்றலை வழங்க முடியும், ஒளிமின்னழுத்த மின்சாரத்திலிருந்து எரிபொருள் உற்பத்தியின் திறமையின்மை (மறைமுக செயல்முறை) மற்றும் நாள் முழுவதும் சூரிய ஒளி நிலையாக இல்லை என்ற உண்மை அதன் பயன்பாட்டிற்கு ஒரு வரம்பை அமைக்கிறது. இயற்கை ஒளிச்சேர்க்கையைப் பயன்படுத்துவதற்கான ஒரு வழி உயிரி எரிபொருளை உற்பத்தி செய்வதாகும், இது ஒரு மறைமுக செயல்முறையாகும், இது குறைந்த ஆற்றல் மாற்ற செயல்திறன் (சூரிய ஒளியை பயோமாஸாக மாற்றுவதில் ஒளிச்சேர்க்கையின் சொந்த குறைந்த செயல்திறன் காரணமாக), அறுவடை மற்றும் எரிபொருளை கொண்டு செல்வதற்கான செலவு மற்றும் உணவு உற்பத்திக்கு நிலத்தின் தேவை அதிகரித்து வருவதால் ஏற்படும் மோதல்கள் ஆகியவற்றால் பாதிக்கப்படுகிறது. செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கையின் நோக்கம் சூரிய ஒளியிலிருந்து ஒரு எரிபொருளை உற்பத்தி செய்வதாகும், இது சூரிய ஒளி இல்லாதபோது வசதியாக சேமிக்கப்பட்டு பயன்படுத்தப்படலாம், நேரடி செயல்முறைகளைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், அதாவது சூரிய எரிபொருளை உற்பத்தி செய்வது. ஒளிச்சேர்க்கையின் முக்கிய பகுதிகளை இனப்பெருக்கம் செய்யக்கூடிய வினையூக்கிகளின் வளர்ச்சியுடன், தூய்மையான ஆற்றலை உற்பத்தி செய்யத் தேவையான உள்ளீடுகள் இறுதியில் நீர், கார்பன் டை ஆக்சைடு மற்றும் சூரிய ஒளி மட்டுமே. ஒரே துணை தயாரிப்பு ஆக்ஸிஜனாக இருக்கும், மேலும் சூரிய எரிபொருள் உற்பத்தி பெட்ரோலை விட மலிவானதாக இருக்கும். சுத்தமான மற்றும் மலிவு விலையில் எரிசக்தி விநியோகத்தை உருவாக்குவதற்கான ஒரு செயல்முறை சூரிய ஒளியின் கீழ் ஒளி வினையூக்கி நீர் பிளவுபடுவதை உருவாக்குவதாகும். நிலையான ஹைட்ரஜன் உற்பத்தியின் இந்த முறை மாற்று எரிசக்தி அமைப்புகளின் வளர்ச்சிக்கு ஒரு முக்கிய நோக்கமாகும். தண்ணீரிலிருந்து ஹைட்ரஜனைப் பெறுவதற்கான மிகவும் திறமையான வழிகளில் இதுவும் ஒன்றாகும் என்று கணிக்கப்பட்டுள்ளது. ஒளிச்சேர்க்கடத்தி வினையூக்கிகளின் உதவியுடன் நீர் பிளவுபடுத்தும் செயல்முறை மூலம் சூரிய ஆற்றலை ஹைட்ரஜனாக மாற்றுவது வளர்ச்சியில் மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய தொழில்நுட்பங்களில் ஒன்றாகும். இந்த செயல்முறை சுற்றுச்சூழல் ரீதியாக சிறந்த முறையில் அதிக அளவு ஹைட்ரஜனை உருவாக்கும் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது. சுற்றுப்புற நிலைமைகளின் கீழ் சூரிய சக்தியை தூய்மையான எரிபொருளாக (எச்2) மாற்றுவது இருபத்தியோராம் நூற்றாண்டில் விஞ்ஞானிகள் எதிர்கொள்ளும் மிகப்பெரிய சவால்களில் ஒன்றாகும். ஹைட்ரஜன் உற்பத்திக்கான சூரிய எரிபொருள் கலங்களை உருவாக்குவதற்கு பொதுவாக இரண்டு முறைகள் அங்கீகரிக்கப்பட்டுள்ளனஃ ஒரு ஒரே மாதிரியான அமைப்பு என்பது வினையூக்கிகள் பிரிக்கப்படாத ஒன்று, அதாவது, கூறுகள் ஒரே பெட்டியில் உள்ளன. இதன் பொருள் ஹைட்ரஜனும் ஆக்ஸிஜனும் ஒரே இடத்தில் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. இது ஒரு குறைபாடாக இருக்கலாம், ஏனெனில் அவை ஒரு வெடிக்கும் கலவையை உருவாக்குகின்றன, இது வாயு தயாரிப்பு பிரிப்பைக் கோருகிறது. மேலும், அனைத்து கூறுகளும் ஏறத்தாழ ஒரே நிலைமைகளில் (எ. கா., pH) செயலில் இருக்க வேண்டும். ஒரு பன்முக அமைப்பு இரண்டு தனித்தனி மின்முனைகளைக் கொண்டுள்ளது, ஒரு அனோட் மற்றும் ஒரு கேத்தோடு, இது ஆக்ஸிஜன் மற்றும் ஹைட்ரஜன் உற்பத்தியைப் பிரிப்பதை சாத்தியமாக்குகிறது. மேலும், வெவ்வேறு கூறுகள் ஒரே நிலைமைகளில் வேலை செய்ய வேண்டிய அவசியமில்லை. இருப்பினும், இந்த அமைப்புகளின் அதிகரித்த சிக்கலானது அவற்றை உருவாக்க கடினமாகவும் அதிக விலையுயர்ந்ததாகவும் ஆக்குகிறது. செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கைக்குள் ஆராய்ச்சியின் மற்றொரு பகுதி சூரிய எரிபொருட்களின் உற்பத்திக்காக ஒளிச்சேர்க்கை நுண்ணுயிரிகளான பச்சை நுண்ணுயிரிகள் மற்றும் சயனோபாக்டீரியாக்களைத் தேர்ந்தெடுத்து கையாளுவதாகும். பல இனங்கள் இயற்கையாகவே ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்ய முடியும், மேலும் விஞ்ஞானிகள் அவற்றை மேம்படுத்த பணியாற்றி வருகின்றனர். பியூட்டனால் மற்றும் மெத்தனால் போன்ற பாசி உயிரி எரிபொருள்கள் ஆய்வக அளவிலும் வணிக அளவிலும் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. இந்த முறை செயற்கை உயிரியலின் வளர்ச்சியால் பயனடைந்துள்ளது, இது உயிரி எரிபொருள் உற்பத்தி திறன் கொண்ட செயற்கை உயிரினத்தை உற்பத்தி செய்ய ஜே. கிரெய்க் வெண்டர் நிறுவனத்தால் ஆராயப்பட்டு வருகிறது. 2017 ஆம் ஆண்டில், "சைபோர்க் பாக்டீரியாவைப்" பயன்படுத்தி கார்பன் டை ஆக்சைடில் இருந்து அசிட்டிக் அமிலத்தை உற்பத்தி செய்ய ஒரு திறமையான செயல்முறை உருவாக்கப்பட்டது. செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கை முதன்முதலில் 1912 ஆம் ஆண்டில் இத்தாலிய வேதியியலாளர் கியாக்கோமோ சியாமிஷியனால் எதிர்பார்க்கப்பட்டது. பின்னர் சயின்ஸில் வெளியிடப்பட்ட ஒரு சொற்பொழிவில், புதைபடிவ எரிபொருள்களின் பயன்பாட்டிலிருந்து சூரியனால் வழங்கப்பட்ட கதிர்வீச்சு ஆற்றலுக்கு மாறுவதை அவர் முன்மொழிந்தார் மற்றும் தொழில்நுட்ப ஒளி வேதியியல் சாதனங்களால் கைப்பற்றப்பட்டார். இந்த மாற்றத்தில் அவர் ஐரோப்பாவின் பணக்கார வடக்கிற்கும் ஏழை தெற்கிற்கும் இடையிலான வேறுபாட்டைக் குறைப்பதற்கான வாய்ப்பைக் கண்டார், மேலும் நிலக்கரியிலிருந்து சூரிய ஆற்றலுக்கு மாறுவது "முன்னேற்றத்திற்கும் மனித மகிழ்ச்சிக்கும் தீங்கு விளைவிக்காது" என்று ஒரு யூகத்தை முன்வைத்தார். 1960 களின் பிற்பகுதியில், அகிரா புஜிஷிமா டைட்டானியம் டை ஆக்சைடின் ஒளிச்சேர்க்கை பண்புகளை கண்டுபிடித்தார், இது ஹோண்டா-புஜிஷிமா விளைவு என்று அழைக்கப்படுகிறது, இது நீராற்பகுப்புக்கு பயன்படுத்தப்படலாம். ஒரு துண்டு மல்டிஜங்ஷன் குறைக்கடத்தி சாதனத்துடன் காணக்கூடிய ஒளி நீர் பிளவு (டைட்டானியம் டை ஆக்சைடு குறைக்கடத்திகளுடன் கூடிய புற ஊதா ஒளி) முதன்முதலில் வில்லியம் அயர்ஸால் 1983 ஆம் ஆண்டில் ஆற்றல் மாற்று சாதனங்களில் நிரூபிக்கப்பட்டு காப்புரிமை பெற்றது. இந்த குழு ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனாக நீர் ஒளிச்சேர்க்கையை நிரூபித்தது, இப்போது குறைந்த செலவில், மெல்லிய படலம் உருவமற்ற சிலிக்கான் மல்டிஜங்ஷன் தாள் தண்ணீரில் நேரடியாக மூழ்கியிருக்கும் "செயற்கை இலை" என்று குறிப்பிடப்படுகிறது. ஹைட்ரஜன் பல்வேறு வினையூக்கிகளால் அலங்கரிக்கப்பட்ட முன் உருவமற்ற சிலிக்கான் மேற்பரப்பில் உருவானது, அதே நேரத்தில் ஆக்ஸிஜன் பின்புற உலோக அடி மூலக்கூறிலிருந்து உருவானது, இது கலப்பு ஹைட்ரஜன்/ஆக்ஸிஜன் வாயு பரிணாமத்தின் அபாயத்தையும் நீக்கியது. மூழ்கிய சாதனத்திற்கு மேலே ஒரு பாலிமர் சவ்வு புரோட்டான் போக்குவரத்துக்கு ஒரு பாதையை வழங்கியது. புலப்படும் ஒளியுடன் கூடிய மல்டிஜங்ஷன் மெல்லிய படலம் சாதனத்திலிருந்து கிடைக்கும் அதிக ஒளிமின்னழுத்தம் புற ஊதா அல்லது பிற ஒற்றை சந்திப்பு குறைக்கடத்தி ஒளிமின்னழுத்தங்களுடன் முந்தைய ஒளி பகுப்பாய்வு முயற்சிகளை விட ஒரு பெரிய முன்னேற்றமாகும். குழுவின் காப்புரிமை உருவமற்ற சிலிக்கானுடன் கூடுதலாக பல குறைக்கடத்தி மல்டிஜங்ஷன் கலவைகளையும் பட்டியலிடுகிறது. செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கைக்கான ஸ்வீடிஷ் கூட்டமைப்பு, 1994 ஆம் ஆண்டில் லண்ட், உப்சாலா மற்றும் ஸ்டாக்ஹோம் ஆகிய மூன்று வெவ்வேறு பல்கலைக்கழகங்களின் குழுக்களுக்கு இடையிலான ஒத்துழைப்பாக நிறுவப்பட்டது, தற்போது லண்ட் மற்றும் உப்சாலாவில் உள்ள ஆங்ஸ்ட்ரோம் ஆய்வகங்களைச் சுற்றி செயலில் உள்ளது. இயற்கை ஒளிச்சேர்க்கையிலிருந்து கற்றுக்கொள்வதிலும், இந்த அறிவை பயோமைமெடிக் அமைப்புகளில் பயன்படுத்துவதிலும் கவனம் செலுத்த பலதரப்பட்ட அணுகுமுறையுடன் இந்த கூட்டமைப்பு கட்டப்பட்டது. செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கை பற்றிய ஆராய்ச்சி 21 ஆம் நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில் ஒரு ஏற்றத்தை அனுபவித்து வருகிறது. 2000 ஆம் ஆண்டில், காமன்வெல்த் அறிவியல் மற்றும் தொழில்துறை ஆராய்ச்சி அமைப்பு (சி. எஸ். ஐ. ஆர். ஓ) ஆராய்ச்சியாளர்கள் கார்பன் டை ஆக்சைடு பிடிப்பு மற்றும் ஹைட்ரோகார்பன்களாக மாற்றுவதை வலியுறுத்துவதற்கான தங்கள் நோக்கத்தை விளம்பரப்படுத்தினர். 2003 ஆம் ஆண்டில், ப்ரூக்ஹேவன் தேசிய ஆய்வகம் CO2 ஐ CO ஆகக் குறைப்பதில் ஒரு முக்கியமான இடைநிலைப் பகுதியைக் கண்டுபிடிப்பதாக அறிவித்தது (சாத்தியமான எளிய கார்பன் டை ஆக்சைடு குறைப்பு எதிர்வினை), இது சிறந்த வினையூக்கிகளுக்கு வழிவகுக்கும். நீர் பிளவுபடுத்தும் வினையூக்கிகளுக்கான செயற்கை அமைப்புகளின் குறைபாடுகளில் ஒன்று, ரூத்தேனியம் அல்லது ரீனியம் போன்ற பற்றாக்குறை, விலையுயர்ந்த கூறுகளை அவை பொதுவாக நம்பியிருப்பது. 2008 ஆம் ஆண்டில், யுனைடெட் ஸ்டேட்ஸ் ஏர் ஃபோர்ஸ் ஆபிஸ் ஆஃப் சயின்டிபிக் ரிசர்ச்சின் நிதியுதவியுடன், எம்ஐடி வேதியியலாளரும் சூரியப் புரட்சித் திட்டத்தின் இயக்குநருமான டேனியல் ஜி. நோசெரா மற்றும் பிந்தைய முனைவர் சக மேத்யூ கனன் ஆகியோர் மலிவான மற்றும் ஏராளமான கூறுகளான கோபால்ட் மற்றும் பாஸ்பேட்டைக் கொண்ட ஒரு வினையூக்கியைப் பயன்படுத்தி இந்த சிக்கலைத் தவிர்க்க முயன்றனர். வினையூக்கி சூரிய ஒளியைப் பயன்படுத்தி தண்ணீரை ஆக்ஸிஜன் மற்றும் புரோட்டான்களாக பிரிக்க முடிந்தது, மேலும் பிளாட்டினம் போன்ற ஹைட்ரஜன் வாயு உற்பத்தி செய்யும் வினையூக்கியுடன் இணைக்கப்படலாம். மேலும், வினையூக்கியின் போது வினையூக்கி உடைந்தாலும், அது சுயமாக பழுதுபார்க்க முடியும். இந்த சோதனை வினையூக்கி வடிவமைப்பு பல ஆராய்ச்சியாளர்களால் ஒரு பெரிய முன்னேற்றமாக கருதப்பட்டது. CO என்பது CO2 இன் பிரதான குறைப்பு தயாரிப்பு என்றாலும், மிகவும் சிக்கலான கார்பன் சேர்மங்கள் பொதுவாக விரும்பப்படுகின்றன. 2008 ஆம் ஆண்டில், ஆண்ட்ரூ பி. போகர்ஸ்லி மிகவும் திறமையான ஒளி வேதியியல் கலத்தில் சூரிய ஆற்றலைப் பயன்படுத்தி கார்பன் டை ஆக்சைடு மற்றும் தண்ணீரை மெத்தனாலாக நேரடியாக மாற்றுவதாக அறிவித்தார். நொசெராவும் சக ஊழியர்களும் ஆக்ஸிஜன் மற்றும் புரோட்டான்களாக நீரைப் பிரிப்பதைச் செய்திருந்தாலும், ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்வதற்கான ஒளி-உந்துதல் செயல்முறை விரும்பத்தக்கது. 2009 ஆம் ஆண்டில், லீப்னிஸ் இன்ஸ்டிடியூட் ஃபார் கேட்டலிஸ் மலிவான இரும்பு கார்பனைல் வளாகங்கள் அதைச் செய்ய முடியும் என்று அறிவித்தது. அதே ஆண்டில், கிழக்கு ஆங்கிலியா பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள் 60 சதவீத செயல்திறனுடன் ஒளிமின்னியல் இரசாயன ஹைட்ரஜன் உற்பத்தியை அடைய இரும்பு கார்பனைல் சேர்மங்களைப் பயன்படுத்தினர், இந்த முறை இரும்பு வளாகங்கள் இணைக்கப்பட்ட இண்டியம் பாஸ்பைடு அடுக்குகளால் மூடப்பட்ட தங்க மின்முனையை பயன்படுத்தினர். இந்த இரண்டு செயல்முறைகளும் ஒரு மூலக்கூறு அணுகுமுறையைப் பயன்படுத்தின, அங்கு தனித்துவமான நானோ துகள்கள் வினையூக்கிக்கு காரணமாகின்றன. 2009 ஆம் ஆண்டில், எஃப். டெல் வாலே மற்றும் கே. டோமன் ஆகியோர் ஒளி வினையூக்கிகளைப் பயன்படுத்தி மூடிய வளிமண்டலத்தில் வெப்ப சிகிச்சையின் விளைவைக் காட்டினர். சூரிய ஒளியின் கதிர்வீச்சின் கீழ் நீர் பிளவுபடுவதால் ஹைட்ரஜன் உற்பத்தியில் அதிக செயல்பாடு இருப்பதாக திட கரைசல் தெரிவிக்கிறது. 2010 ஆம் ஆண்டில் சாண்டா குரூஸில் உள்ள கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்களின் கலப்பு பன்முக/மூலக்கூறு அணுகுமுறை, நைட்ரஜன்-டோப் செய்யப்பட்ட மற்றும் காட்மியம் செலினைடு குவாண்டம் புள்ளிகள்-உணர்திறன் கொண்ட டைட்டானியம் டை ஆக்சைடு நானோ துகள்கள் மற்றும் நானோ வயர்கள் ஆகிய இரண்டையும் பயன்படுத்தி, ஒளி உற்பத்தி செய்யப்பட்ட ஹைட்ரஜனையும் உருவாக்கியது. செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கை பல ஆண்டுகளாக ஒரு கல்வித் துறையாக இருந்தது. இருப்பினும், 2009 ஆம் ஆண்டின் தொடக்கத்தில், மிட்சுபிஷி கெமிக்கல் ஹோல்டிங்ஸ் சூரிய ஒளி, நீர் மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைடு ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி "பிசின்கள், பிளாஸ்டிக் மற்றும் இழைகளை ஒருங்கிணைக்கக்கூடிய கார்பன் கட்டுமானத் தொகுதிகளை உருவாக்க" அதன் சொந்த செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கை ஆராய்ச்சியை உருவாக்கி வருவதாக தெரிவிக்கப்பட்டது. அந்த ஆண்டின் பிற்பகுதியில் கைடெக்கி நிறுவனம் நிறுவப்பட்டதன் மூலம் இது உறுதிப்படுத்தப்பட்டது, செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கை மூலம் கார்பன் டை ஆக்சைடு குறைப்பு முக்கிய இலக்குகளில் ஒன்றாகும். 2010 ஆம் ஆண்டில், யுனைடெட் ஸ்டேட்ஸ் எரிசக்தித் துறை அதன் எரிசக்தி கண்டுபிடிப்பு மையங்களில் ஒன்றாக, செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கைக்கான கூட்டு மையத்தை நிறுவியது. சூரிய ஒளி, நீர் மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைடு ஆகியவற்றை மட்டுமே உள்ளீடுகளாகப் பயன்படுத்தி எரிபொருள்களை உற்பத்தி செய்வதற்கான செலவு குறைந்த முறையைக் கண்டுபிடிப்பதே ஜே. சி. ஏ. பி. யின் நோக்கம். பேராசிரியர் நாதன் லூயிஸ் இயக்கிய கலிபோர்னியா இன்ஸ்டிடியூட் ஆப் டெக்னாலஜியின் (கால்டெக்) ஒரு குழுவால் ஜே. சி. ஏ. பி நிர்வகிக்கப்படுகிறது, மேலும் கால்டெக் மற்றும் அதன் முக்கிய பங்காளியான லாரன்ஸ் பெர்க்லி தேசிய ஆய்வகத்தைச் சேர்ந்த 120 க்கும் மேற்பட்ட விஞ்ஞானிகள் மற்றும் பொறியாளர்களை ஒன்றிணைக்கிறது. ஸ்டான்போர்ட் பல்கலைக்கழகம், பெர்க்லியில் உள்ள கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழகம், யு. சி. எஸ். பி, கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழகம், இர்வின் மற்றும் சான் டியாகோவில் உள்ள கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழகம் மற்றும் ஸ்டான்போர்ட் லீனியர் ஆக்ஸிலரேட்டர் ஆகியவற்றின் முக்கிய கூட்டாளர்களின் நிபுணத்துவம் மற்றும் திறன்களையும் ஜே. சி. ஏ. பி ஈர்க்கிறது. கூடுதலாக, 20 டிஓஇ எரிசக்தி எல்லைப்புற ஆராய்ச்சி மையம் உட்பட அமெரிக்கா முழுவதும் உள்ள பிற சூரிய எரிபொருள் ஆராய்ச்சி குழுக்களுக்கு ஜேசிஏபி ஒரு மைய மையமாக செயல்படுகிறது. மேலும் 2010 ஆம் ஆண்டில், சின்சினாட்டி பல்கலைக்கழகத்தில் பேராசிரியர் டேவிட் வெண்டெல் இயக்கிய ஒரு குழு, நுரை வீட்டில் தொங்கவிடப்பட்ட என்சைம்களைக் கொண்ட ஒரு செயற்கை கட்டமைப்பில் ஒளிச்சேர்க்கையை வெற்றிகரமாக நிரூபித்தது. 2011 ஆம் ஆண்டில், டேனியல் நோசெராவும் அவரது ஆராய்ச்சிக் குழுவும் முதல் நடைமுறை செயற்கை இலையை உருவாக்குவதாக அறிவித்தனர். அமெரிக்க வேதியியல் சங்கத்தின் 241 வது தேசிய கூட்டத்தில் ஒரு உரையில், நோசெரா ஒரு போக்கர் கார்டின் அளவு கொண்ட ஒரு மேம்பட்ட சூரிய மின்கலத்தை விவரித்தார், இது தண்ணீரை ஆக்ஸிஜன் மற்றும் ஹைட்ரஜனாகப் பிரிக்கும் திறன் கொண்டது, இது இயற்கையான ஒளிச்சேர்க்கையை விட சுமார் பத்து மடங்கு அதிக செயல்திறன் கொண்டது. இந்த செல் பெரும்பாலும் பரவலாக கிடைக்கக்கூடிய மலிவான பொருட்களால் ஆனது, எளிய நிலைமைகளின் கீழ் செயல்படுகிறது, மேலும் முந்தைய வினையூக்கிகளை விட அதிகரித்த ஸ்திரத்தன்மையைக் காட்டுகிறதுஃ ஆய்வக ஆய்வுகளில், ஒரு செயற்கை இலை முன்மாதிரி குறைந்தது நாற்பத்தைந்து மணி நேரம் தொடர்ந்து செயல்பட முடியும் என்பதை ஆசிரியர்கள் நிரூபித்தனர். மே 2012 இல், நோசெராவின் ஆராய்ச்சியை அடிப்படையாகக் கொண்ட தொடக்க நிறுவனமான சன் கேட்டலிட்டிக்ஸ், சூரிய ஒளியிலிருந்து ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்வதற்கான பிற வழிகளை விட சாதனம் சில சேமிப்புகளை வழங்குவதால் அது முன்மாதிரியை அளவிடாது என்று கூறியது. எரிசக்தி பாதுகாப்பு மற்றும் காலநிலை மாற்றத்திற்கான ஒருங்கிணைந்த தீர்வாக செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கை குறித்த உலகளாவிய திட்டத்திற்கான முன்மொழிவை இந்தத் துறையில் முன்னணி வல்லுநர்கள் ஆதரித்துள்ளனர். இந்த கருப்பொருள் குறித்த மாநாடுகள் 2011 ஆம் ஆண்டில் லார்ட் ஹோவ் தீவிலும், 2014 ஆம் ஆண்டில் இங்கிலாந்தில் உள்ள சிச்செலி ஹாலிலும், 2016 ஆம் ஆண்டில் கான்பெர்ரா மற்றும் லார்ட் ஹோவ் தீவிலும் நடைபெற்றுள்ளன. தற்போதைய ஆராய்ச்சி ஆற்றல் அடிப்படையில், இயற்கை ஒளிச்சேர்க்கையை மூன்று படிகளாகப் பிரிக்கலாம்ஃ பாக்டீரியா மற்றும் தாவரங்களில் உள்ள ஒளி-அறுவடை வளாகங்கள் ஃபோட்டான்களைப் பிடித்து அவற்றை எலக்ட்ரான்களாக மாற்றுகின்றன, அவற்றை ஒளிச்சேர்க்கை சங்கிலியில் செலுத்துகின்றன. புரோட்டான்-இணைக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான் ஒளிச்சேர்க்கை சங்கிலியின் பல கோஃபாக்டர்களுடன் பரிமாற்றம் செய்யப்படுகிறது, இதனால் உள்ளூர், இடஞ்சார்ந்த சார்ஜ் பிரிப்பு ஏற்படுகிறது. ரெடாக்ஸ் வினையூக்கம், இது மேற்கூறிய மாற்றப்பட்ட எலக்ட்ரான்களைப் பயன்படுத்தி தண்ணீரை டையாக்சிஜன் மற்றும் புரோட்டான்களாக ஆக்சிஜனேற்றுகிறது; இந்த புரோட்டான்கள் சில இனங்களில் டைஹைட்ரஜன் உற்பத்திக்கு பயன்படுத்தப்படலாம். பயோமைமெடிக் அணுகுமுறைகளைப் பயன்படுத்தி, செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கை ஒரே வகையான செயல்முறைகளைச் செய்யும் அமைப்புகளை உருவாக்க முயற்சிக்கிறது. வெறுமனே, ஒரு முக்கோண அசெம்பிளி ஒரு வினையூக்கி மூலம் தண்ணீரை ஆக்சிஜனேற்றலாம், மற்றொரு புரோட்டான்களைக் குறைக்கலாம் மற்றும் முழு அமைப்புக்கும் சக்தி அளிக்க ஒரு ஒளிச்சேர்க்கை மூலக்கூறைக் கொண்டிருக்கலாம். எளிதான வடிவமைப்புகளில் ஒன்று, ஒளிச்சேர்க்கை ஒரு நீர் ஆக்சிஜனேற்ற வினையூக்கிக்கும் ஹைட்ரஜன் உருவாகி வரும் வினையூக்கிக்கும் இடையில் இணைக்கப்பட்டுள்ளதுஃ ஒளிச்சேர்க்கை ஒளியால் தாக்கப்படும்போது ஹைட்ரஜன் வினையூக்கிக்கு எலக்ட்ரான்களை மாற்றுகிறது, இந்த செயல்பாட்டில் ஆக்ஸிஜனேற்றப்படுகிறது. இது ஒளிச்சேர்க்கை கருவிக்கு எலக்ட்ரான்களை தானம் செய்ய நீர் பிளவு வினையூக்கியை இயக்குகிறது. ஒரு முக்கோண அசெம்பிளியில், அத்தகைய வினையூக்கி பெரும்பாலும் நன்கொடையாளர் என்று குறிப்பிடப்படுகிறது. ஆக்சிஜனேற்றப்பட்ட நன்கொடையாளர் நீர் ஆக்சிஜனேற்றத்தை செய்ய முடியும். முக்கோணத்தின் ஒரு முனையில் ஆக்சிஜனேற்றப்பட்ட ஒரு வினையூக்கியும், முக்கோணத்தின் மறுமுனையில் குறைக்கப்பட்ட இரண்டாவது வினையூக்கியும் கொண்ட முக்கோணத்தின் நிலை சார்ஜ் பிரிப்பு என்று குறிப்பிடப்படுகிறது, மேலும் இது மேலும் எலக்ட்ரான் பரிமாற்றத்திற்கான உந்து சக்தியாகும், இதன் விளைவாக வினையூக்கம் ஏற்படுகிறது. வெவ்வேறு கூறுகள் பல்வேறு வழிகளில் ஒருங்கிணைக்கப்படலாம், அதாவது சூப்பர் மூலக்கூறு வளாகங்கள், கம்பார்ட்மெண்டலைஸ் செய்யப்பட்ட செல்கள் அல்லது நேரியல், சகப்பிணைக்கப்பட்ட மூலக்கூறுகள். நீர், கார்பன் டை ஆக்சைடு மற்றும் சூரிய ஒளியை கார்போஹைட்ரேட்டுகள் அல்லது ஹைட்ரஜனாக மாற்றக்கூடிய வினையூக்கிகளைக் கண்டுபிடிப்பதற்கான ஆராய்ச்சி ஒரு தற்போதைய, செயலில் உள்ள புலமாகும். இயற்கை ஆக்ஸிஜன்-வளரும் வளாகத்தை (ஓஇசி) ஆய்வு செய்வதன் மூலம், ஆராய்ச்சியாளர்கள் அதன் செயல்பாட்டைப் பிரதிபலிக்க "ப்ளூ டைமர்" போன்ற வினையூக்கிகளை உருவாக்கியுள்ளனர். இருப்பினும், இந்த வினையூக்கிகள் இன்னும் திறனற்றவை. கார்பன் டை ஆக்சைடை கார்பன் மோனாக்சைடு (CO), ஃபார்மிக் அமிலம் (HCOOH) மற்றும் மெத்தனால் (CH3OH) ஆகக் குறைக்கும் ஒளிமின்னியல் வேதியியல் செல்கள் உருவாக்கப்பட்டு வருகின்றன. இயற்கையான ஒளிச்சேர்க்கையைப் போலவே, இத்தகைய செயற்கை இலைகளும் ஒட்டுமொத்த நீர் பிளவு அல்லது கார்பன் டை ஆக்சைடு குறைப்புக்கு ஒளி உறிஞ்சிகளின் இணைப்பைப் பயன்படுத்தலாம். இந்த ஒருங்கிணைந்த அமைப்புகளை இலகுரக, நெகிழ்வான அடி மூலக்கூறுகளில் இணைக்க முடியும், இதன் விளைவாக தாமரை இலைகளை ஒத்த மிதக்கும் சாதனங்கள் உருவாகின்றன. புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி உற்பத்திக்காக பாசிகளிலிருந்து வரும் பைக்கோபிலிடிப்ரோடைன்கள் உருவாக்கப்பட்டு வருகின்றன. ஹைட்ரஜன் வினையூக்கிகள் ஹைட்ரஜன் என்பது ஒருங்கிணைக்க எளிதான சூரிய எரிபொருளாகும், ஏனெனில் இது இரண்டு எலக்ட்ரான்களை இரண்டு புரோட்டான்களாக மாற்றுவதை மட்டுமே உள்ளடக்கியது. இருப்பினும், இது படிப்படியாக செய்யப்பட வேண்டும், ஒரு இடைநிலை ஹைட்ரைடு எதிர்மின் அயனி உருவாக்கத்துடன்ஃ 2 e − + 2 H + + H − H2 இயற்கையில் உள்ள புரோட்டான்-ஹைட்ரஜனை மாற்றும் வினையூக்கிகள் ஹைட்ரஜனேஸ்கள் ஆகும். இவை புரோட்டான்களை மூலக்கூறு ஹைட்ரஜனாகக் குறைக்கும் அல்லது ஹைட்ரஜனை புரோட்டான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யும் என்சைம்கள் ஆகும். பல தசாப்தங்களாக நீடித்த ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபிக் மற்றும் படிகவியல் ஆய்வுகள் ஹைட்ரஜனேஸ் வினையூக்கத்தின் கட்டமைப்பு மற்றும் பொறிமுறை ஆகிய இரண்டையும் நன்கு புரிந்துகொள்ள வழிவகுத்துள்ளன. இந்தத் தகவலைப் பயன்படுத்தி, நிக்கல்-இரும்பு மற்றும் இரும்பு-இரும்பு ஹைட்ரஜனேஸ்களின் செயலில் உள்ள தளத்தின் கட்டமைப்பைப் பிரதிபலிக்கும் பல மூலக்கூறுகள் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டுள்ளன. மற்ற வினையூக்கிகள் ஹைட்ரஜனேஸின் கட்டமைப்பு பிரதிபலிப்புகள் அல்ல, மாறாக செயல்பாட்டு வினையூக்கிகள். தொகுக்கப்பட்ட வினையூக்கிகளில் கட்டமைப்பு எச்-கிளஸ்டர் மாதிரிகள், ஒரு டைரோடியம் ஒளி வினையூக்கி மற்றும் கோபால்ட் வினையூக்கிகள் ஆகியவை அடங்கும். நீர் ஆக்சிஜனேற்ற வினையூக்கிகள் புரோட்டான் குறைப்பை விட நீர் ஆக்சிஜனேற்றம் மிகவும் சிக்கலான இரசாயன எதிர்வினை ஆகும். இயற்கையில், ஆக்சிஜன்-வளரும் காம்ப்ளக்ஸ் ஒளி அமைப்பு II (பிஎஸ் II) க்குள் ஒரு மாங்கனீசு-கால்சியம் கிளஸ்டரில் சமமான (எலக்ட்ரான்கள்) குறைப்பதன் மூலம் இந்த எதிர்வினையைச் செய்கிறது, பின்னர் அவற்றை நீர் மூலக்கூறுகளுக்கு வழங்குகிறது, இதன் விளைவாக மூலக்கூறு ஆக்ஸிஜன் மற்றும் புரோட்டான்கள் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றனஃ 2 எச் 2 ஓ → ஓ 2 + 4 எச் + + 4 இ-ஒரு வினையூக்கி இல்லாமல் (இயற்கை அல்லது செயற்கை), இந்த எதிர்வினை மிகவும் வெப்பமண்டலமாகும், இதற்கு அதிக வெப்பநிலை (குறைந்தது 2500 கே) தேவைப்படுகிறது. ஆக்ஸிஜன்-வளரும் வளாகத்தின் சரியான கட்டமைப்பை சோதனை ரீதியாக தீர்மானிப்பது கடினம். 2011 ஆம் ஆண்டு நிலவரப்படி, மிகவும் விரிவான மாதிரி புகைப்பட அமைப்பு II இன் 1.9 Å தெளிவுத்திறன் படிக கட்டமைப்பிலிருந்து வந்தது. இந்த வளாகம் நான்கு மாங்கனீசு மற்றும் ஒரு கால்சியம் அயனிகளைக் கொண்ட ஒரு கிளஸ்டர் ஆகும், ஆனால் கிளஸ்டருக்குள் நீர் ஆக்சிஜனேற்றத்தின் சரியான இடம் மற்றும் வழிமுறை தெரியவில்லை. ஆயினும்கூட, உயிர்-ஈர்க்கப்பட்ட மாங்கனீசு மற்றும் மாங்கனீசு-கால்சியம் வளாகங்கள் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டுள்ளன, அதாவது [Mn4O4] கியூபேன்-வகை கொத்துக்கள், சில வினையூக்கி செயல்பாட்டுடன் உள்ளன. டைனியூக்லியர் மியூ-ஆக்சோ-பிரிட்ஜ் "ப்ளூ டைமர்" (ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட முதல் வகை) போன்ற சில ரூத்தேனியம் வளாகங்கள், ஒளி-உந்தப்பட்ட நீர் ஆக்சிஜனேற்றத்தை ஏற்படுத்தும் திறன் கொண்டவை, அதிக இணைவு நிலைகளை உருவாக்க முடிந்ததற்கு நன்றி. இந்த வழக்கில், ரூத்தேனியம் காம்ப்ளக்ஸ் ஒளிச்சேர்க்கை மற்றும் வினையூக்கி ஆகிய இரண்டிலும் செயல்படுகிறது. இந்த வளாகங்கள் மற்றும் பிற மூலக்கூறு வினையூக்கிகள் இன்னும் புலத்தில் ஆராய்ச்சியாளர்களை ஈர்க்கின்றன, தெளிவான அமைப்பு, செயலில் உள்ள தளம் மற்றும் படிக்க எளிதான வழிமுறை போன்ற பல்வேறு நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன. அவற்றின் குறுகிய கால ஸ்திரத்தன்மை மற்றும் செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கை சாதனங்களில் பயன்பாடுகளுக்கான அவற்றின் பயனுள்ள பன்முகத்தன்மை ஆகியவை கடக்க வேண்டிய முக்கிய சவால்களில் ஒன்றாகும். பல உலோக ஆக்சைடுகள் நீர் ஆக்சிஜனேற்ற வினையூக்கி செயல்பாட்டைக் கொண்டிருப்பது கண்டறியப்பட்டுள்ளது, இதில் ரூத்தேனியம் (IV) ஆக்சைடு (ருஓ2), இரிடியம் (IV) ஆக்சைடு (ஐஆர்ஓ2), கோபால்ட் ஆக்சைடுகள் (நிக்கல்-டோப் செய்யப்பட்ட கோ3ஓ4 உட்பட), மாங்கனீசு ஆக்சைடு (அடுக்கு எம்என்ஓ2 (பிர்னசைட்), எம்என்2ஓ3 உட்பட) மற்றும் எம்என்2ஓ3 உடன் சிஏஎம்என்2ஓ4 கலவை ஆகியவை அடங்கும். மூலக்கூறு வினையூக்கிகளை விட ஆக்சைடுகளைப் பெறுவது எளிதானது, குறிப்பாக ஒப்பீட்டளவில் ஏராளமான இடைநிலை உலோகங்களிலிருந்து (கோபால்ட் மற்றும் மாங்கனீசு), ஆனால் குறைந்த விற்றுமுதல் அதிர்வெண் மற்றும் மெதுவான எலக்ட்ரான் பரிமாற்ற பண்புகளால் பாதிக்கப்படுகின்றன, மேலும் அவற்றின் செயல்பாட்டு பொறிமுறையைப் புரிந்துகொள்வது கடினம், எனவே சரிசெய்வது கடினம். சமீபத்தில் உலோக-ஆர்கானிக் கட்டமைப்பை (எம்ஓஎஃப்) அடிப்படையாகக் கொண்ட பொருட்கள் முதல் வரிசை மாற்றம் உலோகங்களுடன் நீர் ஆக்சிஜனேற்றத்திற்கு மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய வேட்பாளராகக் காட்டப்பட்டுள்ளன. இந்த அமைப்பின் நிலைத்தன்மை மற்றும் ஒத்திசைவு எதிர்கால வளர்ச்சிக்கு மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும் என்று கணிக்கப்பட்டுள்ளது. ஒளிச்சேர்க்கைக் கருவிகள் இயற்கை நிறமிகளைப் பயன்படுத்துகிறது, முக்கியமாக குளோரோஃபில்கள், புலப்படும் நிறமாலையின் பரந்த பகுதியை உறிஞ்சுகின்றன. செயற்கை அமைப்புகள் ஒரு பரந்த உறிஞ்சுதல் வரம்பைக் கொண்ட ஒரு வகை நிறமியைப் பயன்படுத்தலாம் அல்லது ஒரே நோக்கத்திற்காக பல நிறமிகளை இணைக்கலாம். ரூத்தேனியம் பாலிபிரிடின் சேர்மங்கள், குறிப்பாக டிரிஸ் (பைபைரிடின்) ரூத்தேனியம் (II) மற்றும் அதன் வழித்தோன்றல்கள், ஹைட்ரஜன் ஒளி உற்பத்தியில் விரிவாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஏனெனில் அவற்றின் திறமையான புலப்படும் ஒளி உறிஞ்சுதல் மற்றும் நீண்ட கால விளைவாக உலோகத்திலிருந்து லிகாண்ட் சார்ஜ் பரிமாற்ற உற்சாகமான நிலை, இது வளாகங்களை வலுவான குறைப்பு முகவர்களாக ஆக்குகிறது. பயன்படுத்தப்படும் பிற உன்னத உலோகம் கொண்ட வளாகங்களில் பிளாட்டினம், ரோடியம் மற்றும் இரிடியம் ஆகியவை அடங்கும். உலோகம் இல்லாத கரிம வளாகங்களும் ஒளிச்சேர்க்கை கருவிகளாக வெற்றிகரமாக பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளன. எடுத்துக்காட்டுகளில் இயோசின் ஒய் மற்றும் ரோஜா பெங்கால் ஆகியவை அடங்கும். போர்பிரின்கள் போன்ற பைரோல் வளையங்கள் நானோ பொருட்கள் அல்லது குறைக்கடத்திகளை ஒரே மாதிரியான மற்றும் பன்முக வினையூக்கத்திற்கு பூசுவதிலும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. தற்போதைய ஆராய்ச்சி முயற்சிகளின் ஒரு பகுதியாக செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கைக்கான ஒளியை சேகரிப்பதற்கான திறமையான மற்றும் நிலையான வழிகளை தீர்மானிக்க செயற்கை ஃபோட்டோனிக் ஆண்டெனா அமைப்புகள் ஆய்வு செய்யப்படுகின்றன. ஜியோன் கால்ஸாஃபெர்ரி (2009) அத்தகைய ஒரு ஆண்டெனாவை விவரிக்கிறது, இது தாவரத்தின் ஒளி சேகரிக்கும் அமைப்புகளைப் பிரதிபலிக்க, கரிம சாயங்களுக்கு சியோலைட் எல் ஐ ஒரு புரவலனாகப் பயன்படுத்துகிறது. சாய மூலக்கூறுகளை சியோலைட் எல் சேனல்களில் செருகுவதன் மூலம் ஆண்டெனா புனையப்படுகிறது. வெற்றிடத்தின் கீழ் மற்றும் அதிக வெப்பநிலை நிலைகளில் நடைபெறும் செருகும் செயல்முறை, சியோலைட் கட்டமைப்பின் மற்றும் சாய மூலக்கூறுகளின் கூட்டுறவு அதிர்வு இயக்கத்தால் சாத்தியமாக்கப்படுகிறது. இதன் விளைவாக வரும் பொருள் ஒரு ஸ்டாப்காக் இடைநிலை வழியாக வெளிப்புற சாதனத்துடன் இணைக்கப்படலாம். கார்பன் டை ஆக்சைடு குறைப்பு வினையூக்கிகள் இயற்கையில், கால்வின் சுழற்சியின் ஒரு பகுதியாக ரூபிஸ்கோ நொதியைப் பயன்படுத்தி பச்சை தாவரங்களால் கார்பன் நிலைப்படுத்தல் செய்யப்படுகிறது. பிற என்சைம்களின் பெரும்பான்மையுடன் ஒப்பிடும்போது ருபிஸ்கோ ஒரு மெதுவான வினையூக்கியாகும், இது கார்பன் டை ஆக்சைடின் ஒரு சில மூலக்கூறுகளை மட்டுமே நிமிடத்திற்கு ரிபுலோஸ்-1,5-பிஸ்ஃபாஸ்பேட்டுடன் இணைக்கிறது, ஆனால் வளிமண்டல அழுத்தத்திலும் லேசான, உயிரியல் நிலைமைகளிலும் அவ்வாறு செய்கிறது. இதன் விளைவாக வரும் தயாரிப்பு மேலும் குறைக்கப்பட்டு இறுதியில் குளுக்கோஸின் தொகுப்பில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது செல்லுலோஸ் மற்றும் ஸ்டார்ச் போன்ற மிகவும் சிக்கலான கார்போஹைட்ரேட்டுகளின் முன்னோடியாகும். இந்த செயல்முறை ATP மற்றும் NADPH வடிவத்தில் ஆற்றலைப் பயன்படுத்துகிறது. எரிபொருள் உற்பத்திக்கான செயற்கை கார்பன் டை ஆக்சைடு குறைப்பு பெரும்பாலும் வளிமண்டல கார்பன் டை ஆக்சைடிலிருந்து குறைக்கப்பட்ட கார்பன் சேர்மங்களை உற்பத்தி செய்வதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது. இந்த நோக்கத்திற்காக சில இடைநிலை உலோக பாலிஃபாஸ்பைன் வளாகங்கள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன; இருப்பினும், அவை வழக்கமாக பயன்படுத்தப்படுவதற்கு முன்பு CO2 இன் முந்தைய செறிவு தேவைப்படுகிறது, மேலும் ஏரோபிக் நிலைமைகளில் நிலையான மற்றும் வளிமண்டல செறிவுகளில் CO2 ஐ செறிவூட்டக்கூடிய கேரியர்கள் (CO2 ஐ நிலைநிறுத்தும் மூலக்கூறுகள்) இன்னும் உருவாக்கப்படவில்லை. கார்பன் டை ஆக்சைடு குறைப்பின் எளிய விளைபொருள் கார்பன் மோனாக்சைடு (CO) ஆகும், ஆனால் எரிபொருள் வளர்ச்சிக்கு, மேலும் குறைப்பு தேவைப்படுகிறது, மேலும் மேம்பாடு தேவைப்படும் ஒரு முக்கிய படி ஹைட்ரைடு எதிர்மின் அயனிகளை CO க்கு மாற்றுவதாகும். எரிபொருள்களின் ஒளி உயிரியல் உற்பத்தி சில ஒளி தானியங்கி நுண்ணுயிரிகள், சில நிபந்தனைகளின் கீழ், ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்ய முடியும். இழை சயனோபாக்டீரியா போன்ற நைட்ரஜன்-சரிசெய்யும் நுண்ணுயிரிகள், வளிமண்டல N2 ஐ அம்மோனியாவாக மாற்றுவதற்கு பொறுப்பான என்சைம் நைட்ரஜனேஸைக் கொண்டுள்ளன; மூலக்கூறு ஹைட்ரஜன் இந்த எதிர்வினையின் துணை தயாரிப்பு ஆகும், மேலும் இது பல முறை நுண்ணுயிரிகளால் வெளியிடப்படுவதில்லை, மாறாக ஹைட்ரஜன்-ஆக்ஸிஜனேற்ற (உறிஞ்சுதல்) ஹைட்ரஜனேஸால் எடுக்கப்படுகிறது. இந்த உயிரினங்களை ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்ய கட்டாயப்படுத்துவதற்கான ஒரு வழி, ஹைட்ரஜனேஸ் உறிஞ்சும் செயல்பாட்டை அழிப்பதாகும். இது நோஸ்டாக் பஞ்சிஃபோர்மின் ஒரு திரிபு மீது செய்யப்பட்டுள்ளதுஃ NiFe உறிஞ்சும் ஹைட்ரஜனேஸின் கட்டமைப்பு மரபணுக்களில் ஒன்று செருகும் பிறழ்வு மூலம் செயலிழக்கப்பட்டது, மேலும் பிறழ்வு திரிபு ஒளியின் கீழ் ஹைட்ரஜன் பரிணாமத்தைக் காட்டியது. இந்த ஃபோட்டோஆடோட்ரோஃப்களில் பல இருதரப்பு ஹைட்ரஜனேஸ்களையும் கொண்டுள்ளன, அவை சில நிபந்தனைகளின் கீழ் ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்ய முடியும். இருப்பினும், பிற ஆற்றல் தேவைப்படும் வளர்சிதை மாற்ற பாதைகள் புரோட்டான் குறைப்புக்கு தேவையான எலக்ட்ரான்களுடன் போட்டியிடலாம், இது ஒட்டுமொத்த செயல்முறையின் செயல்திறனைக் குறைக்கிறது; மேலும், இந்த ஹைட்ரஜனேஸ்கள் ஆக்ஸிஜனுக்கு மிகவும் உணர்திறன் கொண்டவை. 1-பியூட்டனால் போன்ற சயனோபாக்டீரியாவைப் பயன்படுத்தி பல கார்பன் அடிப்படையிலான உயிரி எரிபொருள்களும் உற்பத்தி செய்யப்பட்டுள்ளன. செயற்கை உயிரியல் நுட்பங்கள் இந்த தலைப்புக்கு பயனுள்ளதாக இருக்கும் என்று கணிக்கப்பட்டுள்ளது. நுண்ணுயிரியல் மற்றும் நொதி பொறியியல் நொதி செயல்திறன் மற்றும் வலுவான தன்மையை மேம்படுத்தும் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளன, அதே போல் முன்பு இல்லாத ஃபோட்டோஆடோட்ரோஃப்களில் புதிய உயிரி எரிபொருள் உற்பத்தி செய்யும் வளர்சிதை மாற்ற பாதைகளை உருவாக்குகின்றன, அல்லது ஏற்கனவே உள்ளவற்றை மேம்படுத்துகின்றன. உருவாக்கப்பட்ட மற்றொரு தலைப்பு வணிக பயன்பாட்டிற்கான ஃபோட்டோபையோரியாக்டர்களின் உகப்பாக்கம் ஆகும். உணவு உற்பத்தி ஆராய்ச்சியாளர்கள் இருட்டில் பல்வேறு வகையான உணவுகளின் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வளர்ச்சியை அடைந்துள்ளனர். இது உணவு உற்பத்தியின் ஆற்றல் செயல்திறனை அதிகரிப்பதற்கும் அதன் சுற்றுச்சூழல் பாதிப்புகளைக் குறைப்பதற்கும் ஒரு வழியாக மாறக்கூடும். இருப்பினும், சோதனை செயல்முறையை அடிப்படையாகக் கொண்ட உணவு உற்பத்தி வழிமுறைகள் சாத்தியமானவையா மற்றும் அளவிட முடியுமா என்பது தெளிவாகத் தெரியவில்லை. பயன்படுத்தப்படும் ஆராய்ச்சி நுட்பங்கள் செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கையில் ஆராய்ச்சி என்பது ஒரு பன்முகத் தலைப்பாகும், இதற்கு பல்வேறு நிபுணத்துவங்கள் தேவைப்படுகின்றன. வினையூக்கிகள் மற்றும் சூரிய மின்கலங்களை உருவாக்குவதிலும் ஆராய்வதிலும் பயன்படுத்தப்படும் சில நுட்பங்கள் பின்வருமாறுஃ கரிம மற்றும் கனிம வேதியியல் தொகுப்பு. ஒளி மின் வேதியியல், சுழற்சி மின்னழுத்த அளவீட்டு, மின் வேதியியல் மின்மறுப்பு நிறமாலை, மின்கடத்தா நிறமாலை மற்றும் மொத்த மின்னாற்பகுப்பு போன்ற மின் வேதியியல் முறைகள். ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபிக் முறைகள்ஃ நேரம் தீர்க்கப்பட்ட ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி மற்றும் அல்ட்ராஃபாஸ்ட் லேசர் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி போன்ற வேகமான நுட்பங்கள்; அணு காந்த அதிர்வு, எலக்ட்ரான் பாரா காந்த அதிர்வு போன்ற காந்த அதிர்வு ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி; எக்ஸ்-ரே ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி முறைகள், எக்ஸ்-ரே உறிஞ்சுதல் உள்ளிட்ட எக்ஸ்-ரே உறிஞ்சுதல் XANES மற்றும் EXAFS, ஆனால் எக்ஸ்-ரே உமிழ்வு. படிகவியல். மூலக்கூறு உயிரியல், நுண்ணுயிரியல் மற்றும் செயற்கை உயிரியல் முறைகள். செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கை மூலம் சூரிய எரிபொருள் உற்பத்தியின் நன்மைகள், தீமைகள் மற்றும் செயல்திறன் பின்வருமாறுஃ சூரிய ஆற்றலை உடனடியாக மாற்றி சேமிக்க முடியும். ஒளிமின்னழுத்த செல்களில், சூரிய ஒளி மின்சாரமாக மாற்றப்பட்டு பின்னர் சேமிப்பிற்காக மீண்டும் இரசாயன ஆற்றலாக மாற்றப்படுகிறது, இரண்டாவது மாற்றத்துடன் தொடர்புடைய சில தேவையான ஆற்றல் இழப்புகளுடன். இந்த எதிர்வினைகளின் துணை விளைபொருள்கள் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்தவை. செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கை செய்யப்பட்ட எரிபொருள் ஒரு கார்பன்-நடுநிலை ஆற்றல் ஆதாரமாக இருக்கும், இது போக்குவரத்து அல்லது வீடுகளுக்கு பயன்படுத்தப்படலாம். குறைபாடுகள் பின்வருமாறுஃ செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கைக்கு பயன்படுத்தப்படும் பொருட்கள் பெரும்பாலும் தண்ணீரில் அரிக்கின்றன, எனவே அவை நீண்ட காலத்திற்கு ஒளிமின்னழுத்தத்தை விட குறைவான நிலையானதாக இருக்கலாம். பெரும்பாலான ஹைட்ரஜன் வினையூக்கிகள் ஆக்ஸிஜனுக்கு மிகவும் உணர்திறன் கொண்டவை, அவை செயலிழக்கச் செய்யப்படுகின்றன அல்லது அதன் முன்னிலையில் சீரழிகின்றன; மேலும், ஒளிச்சேர்க்கை காலப்போக்கில் ஏற்படலாம். வணிக ரீதியாக சாத்தியமான எரிசக்தி ஆதாரமாக புதைபடிவ எரிபொருள்களுடன் போட்டியிடும் அளவுக்கு செலவு (இன்னும்) சாதகமாக இல்லை. வினையூக்கி வடிவமைப்பில் பொதுவாக உரையாற்றப்படும் ஒரு கவலை செயல்திறன், குறிப்பாக நடைமுறையில் ஒரு அமைப்பில் சம்பவ ஒளியின் அளவை எவ்வளவு பயன்படுத்த முடியும். இது ஒளிச்சேர்க்கை செயல்திறனுடன் ஒப்பிடத்தக்கது, அங்கு ஒளி-வேதியியல்-ஆற்றல் மாற்றம் அளவிடப்படுகிறது. ஒளிச்சேர்க்கை உயிரினங்கள் சூரிய கதிர்வீச்சில் சுமார் 50 சதவீதத்தை சேகரிக்க முடியும், இருப்பினும் ஒளிச்சேர்க்கை செயல்திறனின் கோட்பாட்டு வரம்பு சி 3 மற்றும் சி 4 தாவரங்களுக்கு முறையே 4.6 மற்றும் 6 ஆகும். உண்மையில், ஒளிச்சேர்க்கையின் செயல்திறன் மிகவும் குறைவாக உள்ளது மற்றும் பொதுவாக 1 சதவீதத்திற்கும் குறைவாக உள்ளது, வெப்பமண்டல காலநிலைகளில் கரும்பு போன்ற சில விதிவிலக்குகளுடன். இதற்கு மாறாக, செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கை ஆய்வக முன்மாதிரிகளுக்கான மிக உயர்ந்த செயல்திறன் 22.4% ஆகும். இருப்பினும், வளிமண்டல செறிவுகளில் CO2 ஐப் பயன்படுத்துவதில் தாவரங்கள் திறமையானவை, இது செயற்கை வினையூக்கிகளால் இன்னும் செய்ய முடியாத ஒன்று. மேலும் காண்க பாக்டீரியோஹோடாப்சின் ஏடிபி சின்தேஸ் ஃபோட்டோ எலக்ட்ராக்கெமிஸ்ட்ரி ஆல்கேபார்க் கார்பன் தடம் எரிபொருள் செல் ஹைட்ரஜன் பொருளாதாரம் வளர்ந்து வரும் தொழில்நுட்பங்களின் பட்டியல் வளர்சிதை மாற்ற பொறியியல் ஃபோட்டோசென்ஸிடைசர் குறிப்புகள் வெளிப்புற இணைப்புகள் பொறியியல் ஒளி-செயல்படுத்தப்பட்ட உலோக புரதங்கள் ஆஸ்திரேலியா தேசிய பல்கலைக்கழகத்தில் தண்ணீரைப் பிரிக்க டேனியல் நோசெரா மாசசூசெட்ஸ் இன்ஸ்டிடியூட் ஆப் டெக்னாலஜியில் சூரிய சக்தியை சேமிப்பதற்கான புதிய செயல்முறையை விவரிக்கிறார். லாரன்ஸ் பெர்க்லி தேசிய ஆய்வகத்தில் செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கை குறித்து பால் அல்விசாடோஸ் செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கைக்கான நானோ காப்ஸ்யூல்கள் ஒரு நானோவர்க் செய்தி கட்டுரை எம்ஐடி சூரிய புரட்சி திட்டம் ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி ஒளி வேதியியல் புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி தொழில்நுட்பம் எரிபொருள் உற்பத்தி வளர்ந்து வரும் தொழில்நுட்பங்கள்