Artificial photosynthesis
ಕೃತಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯು ಒಂದು ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದ್ದು, ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕು, ನೀರು ಮತ್ತು ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ಕಾರ್ಬೋಹೈಡ್ರೇಟ್ಗಳು ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲು ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಬಯೋಮಿಮಿಕ್ಸ್ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಕೃತಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ ಎಂಬ ಪದವನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಇಂಧನದ (ಸೌರ ಇಂಧನ) ರಾಸಾಯನಿಕ ಬಂಧಗಳಲ್ಲಿ ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕಿನಿಂದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸೆರೆಹಿಡಿಯುವ ಮತ್ತು ಸಂಗ್ರಹಿಸುವ ಯಾವುದೇ ಯೋಜನೆಯನ್ನು ಉಲ್ಲೇಖಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಫೋಟೋಕ್ಯಾಟಾಲಿಟಿಕ್ ನೀರಿನ ವಿಭಜನೆಯು ನೀರನ್ನು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇದು ಕೃತಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಪ್ರಮುಖ ಸಂಶೋಧನಾ ವಿಷಯವಾಗಿದೆ. ಬೆಳಕು-ಚಾಲಿತ ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಕಡಿತವು ನೈಸರ್ಗಿಕ ಇಂಗಾಲದ ಸ್ಥಿರೀಕರಣವನ್ನು ಪುನರಾವರ್ತಿಸುವ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿದ ಮತ್ತೊಂದು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ. ಈ ವಿಷಯದ ಮೇಲಿನ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಸೌರ ಇಂಧನಗಳ ನೇರ ಉತ್ಪಾದನೆಗಾಗಿ ಸಾಧನಗಳ ವಿನ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ಜೋಡಣೆ, ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತ್ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ ಮತ್ತು ಇಂಧನ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ಅದರ ಅನ್ವಯ, ಮತ್ತು ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ಜೈವಿಕ ಇಂಧನ ಮತ್ತು ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕಿನಿಂದ ಜೈವಿಕ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಕಿಣ್ವಗಳು ಮತ್ತು ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ. ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಮತ್ತು ಕಡಿತದ ಎರಡು ಅರ್ಧ-ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಬಹುದು, ಇವೆರಡೂ ಇಂಧನವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಅತ್ಯಗತ್ಯವಾಗಿವೆ. ಸಸ್ಯದ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯಲ್ಲಿ, ಆಮ್ಲಜನಕ ಮತ್ತು ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಲು ನೀರಿನ ಅಣುಗಳನ್ನು ಫೋಟೋಆಕ್ಸಿಡೈಸ್ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸಸ್ಯದ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಎರಡನೇ ಹಂತವು (ಕ್ಯಾಲ್ವಿನ್-ಬೆನ್ಸನ್ ಚಕ್ರ ಎಂದೂ ಕರೆಯಲ್ಪಡುತ್ತದೆ) ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ಗ್ಲುಕೋಸ್ (ಇಂಧನ) ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವ ಬೆಳಕಿನ-ಸ್ವತಂತ್ರ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ. ಕೃತಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಸಂಶೋಧಕರು ಈ ಎರಡೂ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಸಮರ್ಥವಾಗಿರುವ ದ್ಯುತಿ-ವೇಗವರ್ಧಕಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುತ್ತಿದ್ದಾರೆ. ಇದಲ್ಲದೆ, ನೀರಿನ ವಿಭಜನೆಯಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಬಳಸಬಹುದು. ಈ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ತ್ವರಿತವಾಗಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಲು ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶೇಕಡಾವಾರು ಸೌರ ಫೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲು ಸಮರ್ಥವಾಗಿರಬೇಕು. ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತೀಕಗಳು ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕಿನಿಂದ ನೇರವಾಗಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಒದಗಿಸಬಹುದಾದರೂ, ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತೀಕ ವಿದ್ಯುತ್ನ ಇಂಧನ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ಅಸಮರ್ಥತೆ (ಪರೋಕ್ಷ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ) ಮತ್ತು ದಿನವಿಡೀ ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕು ಸ್ಥಿರವಾಗಿರದಿರುವುದು ಅದರ ಬಳಕೆಗೆ ಮಿತಿಯನ್ನು ನಿಗದಿಪಡಿಸುತ್ತದೆ. ನೈಸರ್ಗಿಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಬಳಸುವ ಒಂದು ವಿಧಾನವೆಂದರೆ ಜೈವಿಕ ಇಂಧನದ ಉತ್ಪಾದನೆ, ಇದು ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯ ಪರಿವರ್ತನೆ ದಕ್ಷತೆ (ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕನ್ನು ಜೈವಿಕ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವಲ್ಲಿ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಸ್ವಂತ ಕಡಿಮೆ ದಕ್ಷತೆಯಿಂದಾಗಿ), ಕೊಯ್ಲು ಮತ್ತು ಇಂಧನವನ್ನು ಸಾಗಿಸುವ ವೆಚ್ಚ ಮತ್ತು ಆಹಾರ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿರುವ ಭೂಮಿಯ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ಅಗತ್ಯದಿಂದಾಗಿ ಸಂಘರ್ಷಗಳಿಂದ ಬಳಲುತ್ತಿರುವ ಪರೋಕ್ಷ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ. ಕೃತಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಉದ್ದೇಶವೆಂದರೆ ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕಿನಿಂದ ಇಂಧನವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವುದು, ಅದನ್ನು ಅನುಕೂಲಕರವಾಗಿ ಸಂಗ್ರಹಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕು ಲಭ್ಯವಿಲ್ಲದಿದ್ದಾಗ ನೇರ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಅಂದರೆ ಸೌರ ಇಂಧನವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಮೂಲಕ ಬಳಸಬಹುದು. ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಪ್ರಮುಖ ಭಾಗಗಳನ್ನು ಪುನರುತ್ಪಾದಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುವ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯೊಂದಿಗೆ, ಶುದ್ಧ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಏಕೈಕ ಒಳಹರಿವು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ನೀರು, ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಮತ್ತು ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಏಕೈಕ ಉಪ-ಉತ್ಪನ್ನವೆಂದರೆ ಆಮ್ಲಜನಕ, ಮತ್ತು ಸೌರ ಇಂಧನದ ಉತ್ಪಾದನೆಯು ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ಗಿಂತ ಅಗ್ಗವಾಗುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಶುದ್ಧ ಮತ್ತು ಕೈಗೆಟುಕುವ ಇಂಧನ ಪೂರೈಕೆಯನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುವ ಒಂದು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯೆಂದರೆ ಸೌರ ಬೆಳಕಿನ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ದ್ಯುತಿ-ವೇಗವರ್ಧಕ ನೀರಿನ ವಿಭಜನೆಯ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ. ಸುಸ್ಥಿರ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ಈ ವಿಧಾನವು ಪರ್ಯಾಯ ಇಂಧನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ಪ್ರಮುಖ ಉದ್ದೇಶವಾಗಿದೆ. ನೀರಿನಿಂದ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಪಡೆಯುವ ಅತ್ಯಂತ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಮಾರ್ಗಗಳಲ್ಲಿ ಇದೂ ಒಂದು ಎಂದು ಊಹಿಸಲಾಗಿದೆ. ಫೋಟೋಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ಸಹಾಯದಿಂದ ನೀರಿನ ವಿಭಜನೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಮೂಲಕ ಸೌರಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವುದು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯ ಅತ್ಯಂತ ಭರವಸೆಯ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಪರಿಸರದ ದೃಷ್ಟಿಯಿಂದ ಉತ್ತಮ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಸುತ್ತಮುತ್ತಲಿನ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಸೌರಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಶುದ್ಧ ಇಂಧನವಾಗಿ (ಎಚ್2) ಪರಿವರ್ತಿಸುವುದು ಇಪ್ಪತ್ತೊಂದನೇ ಶತಮಾನದಲ್ಲಿ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಎದುರಿಸುತ್ತಿರುವ ದೊಡ್ಡ ಸವಾಲುಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ. ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಗಾಗಿ ಸೌರ ಇಂಧನ ಕೋಶಗಳ ನಿರ್ಮಾಣಕ್ಕೆ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಎರಡು ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸಲಾಗಿದೆಃ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳನ್ನು ವಿಭಾಗಿಸಲಾಗದ ಏಕರೂಪದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು, ಅಂದರೆ, ಘಟಕಗಳು ಒಂದೇ ಕಂಪಾರ್ಟ್ಮೆಂಟ್ನಲ್ಲಿ ಇರುತ್ತವೆ. ಇದರರ್ಥ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ಒಂದೇ ಸ್ಥಳದಲ್ಲಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು ಒಂದು ನ್ಯೂನತೆಯಾಗಿರಬಹುದು, ಏಕೆಂದರೆ ಅವು ಸ್ಫೋಟಕ ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ರಚಿಸುತ್ತವೆ, ಅನಿಲ ಉತ್ಪನ್ನವನ್ನು ಬೇರ್ಪಡಿಸಲು ಒತ್ತಾಯಿಸುತ್ತವೆ. ಅಲ್ಲದೆ, ಎಲ್ಲಾ ಘಟಕಗಳು ಸರಿಸುಮಾರು ಒಂದೇ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಸಕ್ರಿಯವಾಗಿರಬೇಕು (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, pH). ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಎರಡು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಆನೋಡ್ ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಥೋಡ್, ಇದು ಆಮ್ಲಜನಕ ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಬೇರ್ಪಡಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿಸುತ್ತದೆ. ಇದಲ್ಲದೆ, ವಿಭಿನ್ನ ಘಟಕಗಳು ಒಂದೇ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡಬೇಕಾಗಿಲ್ಲ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಹೆಚ್ಚಿದ ಸಂಕೀರ್ಣತೆಯು ಅವುಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲು ಕಷ್ಟಕರವಾಗಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ದುಬಾರಿಯಾಗಿಸುತ್ತದೆ. ಕೃತಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯೊಳಗಿನ ಸಂಶೋಧನೆಯ ಮತ್ತೊಂದು ಕ್ಷೇತ್ರವೆಂದರೆ ಸೌರ ಇಂಧನಗಳ ಉತ್ಪಾದನೆಗಾಗಿ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಕ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳಾದ ಹಸಿರು ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳು ಮತ್ತು ಸಯನೋಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾಗಳ ಆಯ್ಕೆ ಮತ್ತು ಕುಶಲತೆಯಾಗಿದೆ. ಅನೇಕ ತಳಿಗಳು ನೈಸರ್ಗಿಕವಾಗಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಸಮರ್ಥವಾಗಿವೆ, ಮತ್ತು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಅವುಗಳನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತಿದ್ದಾರೆ. ಬ್ಯೂಟಾನಾಲ್ ಮತ್ತು ಮೆಥನಾಲ್ನಂತಹ ಪಾಚಿ ಜೈವಿಕ ಇಂಧನಗಳನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಾಲಯ ಮತ್ತು ವಾಣಿಜ್ಯ ಮಟ್ಟಗಳೆರಡರಲ್ಲೂ ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ವಿಧಾನವು ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಜೀವಶಾಸ್ತ್ರದ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯಿಂದ ಪ್ರಯೋಜನ ಪಡೆದಿದೆ, ಇದನ್ನು ಜೆ. ಕ್ರೇಗ್ ವೆಂಟರ್ ಇನ್ಸ್ಟಿಟ್ಯೂಟ್ ಜೈವಿಕ ಇಂಧನ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಜೀವಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಅನ್ವೇಷಿಸುತ್ತಿದೆ. 2017ರಲ್ಲಿ, "ಸೈಬೋರ್ಗ್ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾ" ವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ನಿಂದ ಅಸಿಟಿಕ್ ಆಮ್ಲವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಯಿತು. ಕೃತಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ 1912 ರಲ್ಲಿ ಇಟಾಲಿಯನ್ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ಜಿಯಾಕೊಮೊ ಸಿಯಾಮಿಶಿಯನ್ ನಿರೀಕ್ಷಿಸಿದ್ದರು. ನಂತರ ಸೈನ್ಸ್ನಲ್ಲಿ ಪ್ರಕಟವಾದ ಒಂದು ಉಪನ್ಯಾಸದಲ್ಲಿ ಅವರು ಪಳೆಯುಳಿಕೆ ಇಂಧನಗಳ ಬಳಕೆಯಿಂದ ಸೂರ್ಯನು ಒದಗಿಸುವ ಮತ್ತು ತಾಂತ್ರಿಕ ದ್ಯುತಿರಾಸಾಯನಿಕ ಸಾಧನಗಳಿಂದ ಸೆರೆಹಿಡಿಯಲಾದ ವಿಕಿರಣ ಶಕ್ತಿಗೆ ಬದಲಾಗುವುದನ್ನು ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದರು. ಈ ಬದಲಾವಣೆಯಲ್ಲಿ ಅವರು ಯುರೋಪಿನ ಶ್ರೀಮಂತ ಉತ್ತರ ಮತ್ತು ಬಡ ದಕ್ಷಿಣದ ನಡುವಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಸಾಧ್ಯತೆಯನ್ನು ಕಂಡರು ಮತ್ತು ಕಲ್ಲಿದ್ದಲಿನಿಂದ ಸೌರಶಕ್ತಿಗೆ ಈ ಬದಲಾವಣೆಯು "ಪ್ರಗತಿಗೆ ಮತ್ತು ಮಾನವ ಸಂತೋಷಕ್ಕೆ ಹಾನಿಕಾರಕವಲ್ಲ" ಎಂದು ಊಹಿಸಿದರು. 1960ರ ದಶಕದ ಕೊನೆಯಲ್ಲಿ, ಅಕಿರಾ ಫುಜಿಶಿಮಾ ಅವರು ಜಲವಿಚ್ಛೇದನಕ್ಕೆ ಬಳಸಬಹುದಾದ ಹೋಂಡಾ-ಫುಜಿಶಿಮಾ ಪರಿಣಾಮ ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಟೈಟಾನಿಯಂ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ನ ದ್ಯುತಿ-ವೇಗವರ್ಧಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದರು. ಒಂದು ತುಂಡು ಮಲ್ಟಿಜಂಕ್ಷನ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಸಾಧನದೊಂದಿಗೆ (ವರ್ಸಸ್ ಟೈಟಾನಿಯಂ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ಗಳೊಂದಿಗೆ ಯುವಿ ಬೆಳಕು) ಗೋಚರಿಸುವ ಲಘು ನೀರಿನ ವಿಭಜನೆಯನ್ನು ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ ವಿಲಿಯಂ ಆಯರ್ಸ್ ಅವರು 1983 ರಲ್ಲಿ ಎನರ್ಜಿ ಕನ್ವರ್ಷನ್ ಡಿವೈಸಸ್ನಲ್ಲಿ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿದರು ಮತ್ತು ಪೇಟೆಂಟ್ ಪಡೆದರು. ಈ ಗುಂಪು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕದೊಳಗೆ ನೀರಿನ ಫೋಟೋಲಿಸಿಸ್ ಅನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿತು, ಈಗ ಇದನ್ನು "ಕೃತಕ ಎಲೆ" ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಕಡಿಮೆ ವೆಚ್ಚದ, ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್ ಅಸ್ಫಾಟಿಕ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಮಲ್ಟಿಜಂಕ್ಷನ್ ಶೀಟ್ ಅನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಮುಳುಗಿಸಲಾಗಿದೆ. ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ವಿವಿಧ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಿಂದ ಅಲಂಕರಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಮುಂಭಾಗದ ಅಸ್ಫಾಟಿಕ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ವಿಕಸನಗೊಂಡರೆ, ಆಮ್ಲಜನಕವು ಹಿಂಭಾಗದ ಲೋಹದ ತಲಾಧಾರದಿಂದ ವಿಕಸನಗೊಂಡಿತು, ಇದು ಮಿಶ್ರ ಹೈಡ್ರೋಜನ್/ಆಮ್ಲಜನಕ ಅನಿಲ ವಿಕಸನದ ಅಪಾಯವನ್ನು ಸಹ ತೆಗೆದುಹಾಕಿತು. ಮುಳುಗಿದ ಸಾಧನದ ಮೇಲಿರುವ ಪಾಲಿಮರ್ ಪೊರೆಯು ಪ್ರೋಟಾನ್ ಸಾಗಣೆಗೆ ಒಂದು ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಒದಗಿಸಿತು. ಗೋಚರ ಬೆಳಕಿನೊಂದಿಗೆ ಮಲ್ಟಿಜಂಕ್ಷನ್ ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್ ಸಾಧನದಿಂದ ಲಭ್ಯವಿರುವ ಹೆಚ್ಚಿನ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಚ್ಚತೆಯು ಯುವಿ ಅಥವಾ ಇತರ ಸಿಂಗಲ್ ಜಂಕ್ಷನ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಫೋಟೋಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ಗಳೊಂದಿಗಿನ ಹಿಂದಿನ ಫೋಟೋಲಿಸಿಸ್ ಪ್ರಯತ್ನಗಳಿಗಿಂತ ಪ್ರಮುಖ ಪ್ರಗತಿಯಾಗಿದೆ. ಗುಂಪಿನ ಪೇಟೆಂಟ್ ಅಸ್ಫಾಟಿಕ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಜೊತೆಗೆ ಹಲವಾರು ಇತರ ಅರೆವಾಹಕ ಮಲ್ಟಿಜಂಕ್ಷನ್ ಸಂಯೋಜನೆಗಳನ್ನು ಸಹ ಪಟ್ಟಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಕೃತಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗಾಗಿ ಸ್ವೀಡಿಷ್ ಒಕ್ಕೂಟವನ್ನು 1994 ರಲ್ಲಿ ಮೂರು ವಿಭಿನ್ನ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯಗಳಾದ ಲುಂಡ್, ಉಪ್ಸಾಲಾ ಮತ್ತು ಸ್ಟಾಕ್ಹೋಮ್ನ ಗುಂಪುಗಳ ಸಹಯೋಗದೊಂದಿಗೆ ಸ್ಥಾಪಿಸಲಾಯಿತು, ಇದು ಪ್ರಸ್ತುತ ಲುಂಡ್ ಮತ್ತು ಉಪ್ಸಾಲಾದಲ್ಲಿರುವ ಆಂಗ್ಸ್ಟ್ರಾಮ್ ಲ್ಯಾಬೋರೇಟರೀಸ್ನಲ್ಲಿ ಸಕ್ರಿಯವಾಗಿದೆ. ನೈಸರ್ಗಿಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯಿಂದ ಕಲಿಯುವುದರ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸಲು ಮತ್ತು ಈ ಜ್ಞಾನವನ್ನು ಬಯೋಮಿಮೆಟಿಕ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಅನ್ವಯಿಸಲು ಈ ಒಕ್ಕೂಟವನ್ನು ಬಹುಶಿಸ್ತೀಯ ವಿಧಾನದೊಂದಿಗೆ ನಿರ್ಮಿಸಲಾಗಿದೆ. 21ನೇ ಶತಮಾನದ ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ಕೃತಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಉತ್ಕರ್ಷವನ್ನು ಅನುಭವಿಸುತ್ತಿದೆ. 2000 ರ ಅವಧಿಯಲ್ಲಿ, ಕಾಮನ್ವೆಲ್ತ್ ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಮತ್ತು ಕೈಗಾರಿಕಾ ಸಂಶೋಧನಾ ಸಂಸ್ಥೆ (ಸಿಎಸ್ಐಆರ್ಒ) ಸಂಶೋಧಕರು ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಸೆರೆಹಿಡಿಯುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರೋಕಾರ್ಬನ್ಗಳಾಗಿ ಅದರ ಪರಿವರ್ತನೆಗೆ ಒತ್ತು ನೀಡುವ ತಮ್ಮ ಉದ್ದೇಶವನ್ನು ಪ್ರಚಾರ ಮಾಡಿದರು. 2003ರಲ್ಲಿ, ಬ್ರೂಕ್ಹೇವನ್ ರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯವು CO2 ಅನ್ನು CO ಗೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಪ್ರಮುಖ ಮಧ್ಯಂತರ ಭಾಗವನ್ನು (ಸಾಧ್ಯವಾದಷ್ಟು ಸರಳವಾದ ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಕಡಿತ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ) ಕಂಡುಹಿಡಿದಿದೆ ಎಂದು ಘೋಷಿಸಿತು, ಇದು ಉತ್ತಮ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು. ನೀರು-ವಿಭಜನೆ ಮಾಡುವ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಿಗೆ ಕೃತಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಅನಾನುಕೂಲಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು ರುಥೇನಿಯಮ್ ಅಥವಾ ರೀನಿಯಮ್ನಂತಹ ವಿರಳ, ದುಬಾರಿ ಅಂಶಗಳ ಮೇಲೆ ಅವುಗಳ ಸಾಮಾನ್ಯ ಅವಲಂಬನೆಯಾಗಿದೆ. 2008ರಲ್ಲಿ, ಯುನೈಟೆಡ್ ಸ್ಟೇಟ್ಸ್ ಏರ್ ಫೋರ್ಸ್ ಆಫೀಸ್ ಆಫ್ ಸೈಂಟಿಫಿಕ್ ರಿಸರ್ಚ್ನ ನಿಧಿಯೊಂದಿಗೆ, ಎಂಐಟಿ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ಮತ್ತು ಸೌರ ಕ್ರಾಂತಿ ಯೋಜನೆಯ ನಿರ್ದೇಶಕ ಡೇನಿಯಲ್ ಜಿ. ನೊಸೆರಾ ಮತ್ತು ಪೋಸ್ಟ್ಡಾಕ್ಟೊರಲ್ ಫೆಲೋ ಮ್ಯಾಥ್ಯೂ ಕಾನನ್ ಅಗ್ಗದ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ಹೇರಳವಾಗಿರುವ ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ಮತ್ತು ಫಾಸ್ಫೇಟ್ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ವೇಗವರ್ಧಕವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಈ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಲು ಪ್ರಯತ್ನಿಸಿದರು. ವೇಗವರ್ಧಕವು ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ನೀರನ್ನು ಆಮ್ಲಜನಕ ಮತ್ತು ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳಾಗಿ ವಿಭಜಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು ಮತ್ತು ಪ್ಲಾಟಿನಮ್ನಂತಹ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನಿಲವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ವೇಗವರ್ಧಕದೊಂದಿಗೆ ಸಂಭಾವ್ಯವಾಗಿ ಜೋಡಿಸಬಹುದು. ಇದಲ್ಲದೆ, ವೇಗವರ್ಧಕವು ವೇಗವರ್ಧನೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಮುರಿದುಬಿದ್ದರೂ, ಅದು ಸ್ವಯಂ-ದುರಸ್ತಿ ಮಾಡಬಹುದು. ಈ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ವೇಗವರ್ಧಕ ವಿನ್ಯಾಸವನ್ನು ಅನೇಕ ಸಂಶೋಧಕರು ಪ್ರಮುಖ ಸುಧಾರಣೆ ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಸಿ. ಓ. ಯು ಸಿ. ಓ. 2ನ ಪ್ರಧಾನ ಕಡಿತ ಉತ್ಪನ್ನವಾಗಿದ್ದರೆ, ಹೆಚ್ಚು ಸಂಕೀರ್ಣವಾದ ಇಂಗಾಲದ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಅಪೇಕ್ಷಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. 2008ರಲ್ಲಿ, ಆಂಡ್ರ್ಯೂ ಬಿ. ಬೊಕಾರ್ಸ್ಲಿ ಅತ್ಯಂತ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ದ್ಯುತಿರಾಸಾಯನಿಕ ಕೋಶದಲ್ಲಿ ಸೌರಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಮತ್ತು ನೀರನ್ನು ಮೆಥನಾಲ್ ಆಗಿ ನೇರವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವುದನ್ನು ವರದಿ ಮಾಡಿದರು. ನೊಸೆರಾ ಮತ್ತು ಸಹೋದ್ಯೋಗಿಗಳು ಆಮ್ಲಜನಕ ಮತ್ತು ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳಾಗಿ ನೀರಿನ ವಿಭಜನೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಿದ್ದರೂ, ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಬೆಳಕು-ಚಾಲಿತ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಅಪೇಕ್ಷಣೀಯವಾಗಿದೆ. 2009ರಲ್ಲಿ, ಲೀಬ್ನಿಜ್ ಇನ್ಸ್ಟಿಟ್ಯೂಟ್ ಫಾರ್ ಕ್ಯಾಟಲಿಸಿಸ್ ಅಗ್ಗದ ಕಬ್ಬಿಣದ ಕಾರ್ಬೊನಿಲ್ ಸಂಕೀರ್ಣಗಳು ಅದನ್ನು ಮಾಡಲು ಸಮರ್ಥವಾಗಿವೆ ಎಂದು ವರದಿ ಮಾಡಿದೆ. ಅದೇ ವರ್ಷದಲ್ಲಿ, ಪೂರ್ವ ಆಂಗ್ಲಿಯಾ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾನಿಲಯದ ಸಂಶೋಧಕರು ಕಬ್ಬಿಣದ ಕಾರ್ಬೊನಿಲ್ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು 60 ಪ್ರತಿಶತ ದಕ್ಷತೆಯೊಂದಿಗೆ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತೀಯ ರಾಸಾಯನಿಕ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಬಳಸಿದರು, ಈ ಬಾರಿ ಕಬ್ಬಿಣದ ಸಂಕೀರ್ಣಗಳನ್ನು ಸಂಪರ್ಕಿಸಿದ ಇಂಡಿಯಮ್ ಫಾಸ್ಫೈಡ್ನ ಪದರಗಳಿಂದ ಆವೃತವಾದ ಚಿನ್ನದ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವನ್ನು ಬಳಸಿದರು. ಈ ಎರಡೂ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು ಆಣ್ವಿಕ ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡಿವೆ, ಅಲ್ಲಿ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ಗಳು ವೇಗವರ್ಧನೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತವೆ. 2009ರಲ್ಲಿ, ಎಫ್. ಡೆಲ್ ವ್ಯಾಲೆ ಮತ್ತು ಕೆ. ಡೊಮೆನ್ ಅವರು ಫೋಟೊಕ್ಯಾಟಲಿಸ್ಟ್ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಮುಚ್ಚಿದ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ಉಷ್ಣ ಸಂಸ್ಕರಣೆಯ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ತೋರಿಸಿದರು. ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕಿನ ವಿಕಿರಣದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ನೀರು ವಿಭಜನೆಯಾಗುವುದರಿಂದ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಚಟುವಟಿಕೆಯನ್ನು ಘನ ದ್ರಾವಣವು ವರದಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ. 2010ರಲ್ಲಿ ಸಾಂತಾ ಕ್ರೂಜ್ನ ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾನಿಲಯದ ಸಂಶೋಧಕರು ಸಾರಜನಕ-ಡೋಪ್ಡ್ ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಡ್ಮಿಯಂ ಸೆಲೆನೈಡ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಡಾಟ್ಸ್-ಸೆನ್ಸಿಟೈಸ್ಡ್ ಟೈಟಾನಿಯಂ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊವೈರ್ಗಳೆರಡನ್ನೂ ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಮಿಶ್ರ ವೈವಿಧ್ಯಮಯ/ಆಣ್ವಿಕ ವಿಧಾನವು ದ್ಯುತಿಜನ್ಯ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಸಹ ನೀಡಿತು. ಕೃತಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ ಅನೇಕ ವರ್ಷಗಳವರೆಗೆ ಶೈಕ್ಷಣಿಕ ಕ್ಷೇತ್ರವಾಗಿ ಉಳಿಯಿತು. ಆದಾಗ್ಯೂ, 2009ರ ಆರಂಭದಲ್ಲಿ, ಮಿತ್ಸುಬಿಷಿ ಕೆಮಿಕಲ್ ಹೋಲ್ಡಿಂಗ್ಸ್ ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕು, ನೀರು ಮತ್ತು ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು "ರಾಳಗಳು, ಪ್ಲಾಸ್ಟಿಕ್ಗಳು ಮತ್ತು ನಾರುಗಳನ್ನು ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಬಹುದಾದ ಇಂಗಾಲದ ಬಿಲ್ಡಿಂಗ್ ಬ್ಲಾಕ್ಗಳನ್ನು ರಚಿಸಲು" ತನ್ನದೇ ಆದ ಕೃತಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಸಂಶೋಧನೆಯನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುತ್ತಿದೆ ಎಂದು ವರದಿಯಾಗಿದೆ. ಕೃತಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಮೂಲಕ ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದು ಮುಖ್ಯ ಗುರಿಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಆ ವರ್ಷದ ಕೊನೆಯಲ್ಲಿ ಕೈಟೆಕಿ ಸಂಸ್ಥೆಯ ಸ್ಥಾಪನೆಯೊಂದಿಗೆ ಇದನ್ನು ದೃಢಪಡಿಸಲಾಯಿತು. 2010 ರಲ್ಲಿ, ಯುನೈಟೆಡ್ ಸ್ಟೇಟ್ಸ್ ಇಂಧನ ಇಲಾಖೆಯು ತನ್ನ ಎನರ್ಜಿ ಇನ್ನೋವೇಶನ್ ಹಬ್ಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾದ ಕೃತಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗಾಗಿ ಜಂಟಿ ಕೇಂದ್ರವನ್ನು ಸ್ಥಾಪಿಸಿತು. ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕು, ನೀರು ಮತ್ತು ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ಮಾತ್ರ ಇನ್ಪುಟ್ಗಳಾಗಿ ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಇಂಧನಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ವೆಚ್ಚ-ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ವಿಧಾನವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವುದು ಜೆಸಿಎಪಿಯ ಉದ್ದೇಶವಾಗಿದೆ. ಪ್ರೊಫೆಸರ್ ನಾಥನ್ ಲೆವಿಸ್ ನಿರ್ದೇಶನದ ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ಇನ್ಸ್ಟಿಟ್ಯೂಟ್ ಆಫ್ ಟೆಕ್ನಾಲಜಿ (ಕ್ಯಾಲ್ಟೆಕ್) ಯ ತಂಡವು ಜೆಸಿಎಪಿಯನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಲ್ಟೆಕ್ ಮತ್ತು ಅದರ ಮುಖ್ಯ ಪಾಲುದಾರ ಲಾರೆನ್ಸ್ ಬರ್ಕ್ಲಿ ರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದ 120 ಕ್ಕೂ ಹೆಚ್ಚು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಮತ್ತು ಎಂಜಿನಿಯರ್ಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟುಗೂಡಿಸುತ್ತದೆ. ಜೆಸಿಎಪಿ ಸ್ಟ್ಯಾನ್ಫೋರ್ಡ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯ, ಬರ್ಕ್ಲಿಯಲ್ಲಿರುವ ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯ, ಯುಸಿಎಸ್ಬಿ, ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯ, ಇರ್ವಿನ್ ಮತ್ತು ಸ್ಯಾನ್ ಡಿಯಾಗೋದಲ್ಲಿರುವ ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯ ಮತ್ತು ಸ್ಟ್ಯಾನ್ಫೋರ್ಡ್ ಲೀನಿಯರ್ ಆಕ್ಸಿಲರೇಟರ್ನ ಪ್ರಮುಖ ಪಾಲುದಾರರ ಪರಿಣತಿ ಮತ್ತು ಸಾಮರ್ಥ್ಯಗಳನ್ನು ಸಹ ಸೆಳೆಯುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, ಜೆಸಿಎಪಿ 20 ಡಿಒಇ ಎನರ್ಜಿ ಫ್ರಾಂಟಿಯರ್ ರಿಸರ್ಚ್ ಸೆಂಟರ್ ಸೇರಿದಂತೆ ಯುನೈಟೆಡ್ ಸ್ಟೇಟ್ಸ್ನಾದ್ಯಂತ ಇತರ ಸೌರ ಇಂಧನ ಸಂಶೋಧನಾ ತಂಡಗಳಿಗೆ ಕೇಂದ್ರ ಕೇಂದ್ರವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. 2010ರಲ್ಲಿ, ಸಿನ್ಸಿನ್ನಾಟಿ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾನಿಲಯದ ಪ್ರೊಫೆಸರ್ ಡೇವಿಡ್ ವೆಂಡೆಲ್ ನಿರ್ದೇಶಿಸಿದ ತಂಡವು ಫೋಮ್ ಹೌಸಿಂಗ್ನಲ್ಲಿ ಅಮಾನತುಗೊಂಡ ಕಿಣ್ವಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡ ಕೃತಕ ರಚನೆಯಲ್ಲಿ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿತು. 2011 ರಲ್ಲಿ, ಡೇನಿಯಲ್ ನೊಸೆರಾ ಮತ್ತು ಅವರ ಸಂಶೋಧನಾ ತಂಡವು ಮೊದಲ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಕೃತಕ ಎಲೆಯ ರಚನೆಯನ್ನು ಘೋಷಿಸಿತು. ಅಮೇರಿಕನ್ ಕೆಮಿಕಲ್ ಸೊಸೈಟಿಯ 241 ನೇ ರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಸಭೆಯಲ್ಲಿ ಮಾಡಿದ ಭಾಷಣದಲ್ಲಿ, ನೊಸೆರಾ, ನೀರನ್ನು ಆಮ್ಲಜನಕ ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಆಗಿ ವಿಭಜಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವಿರುವ ಪೋಕರ್ ಕಾರ್ಡ್ನ ಗಾತ್ರದ ಸುಧಾರಿತ ಸೌರ ಕೋಶವನ್ನು ವಿವರಿಸಿದ್ದಾರೆ, ಇದು ನೈಸರ್ಗಿಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗಿಂತ ಸುಮಾರು ಹತ್ತು ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿದೆ. ಜೀವಕೋಶವು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಲಭ್ಯವಿರುವ ಅಗ್ಗದ ವಸ್ತುಗಳಿಂದ ತಯಾರಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ, ಸರಳ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹಿಂದಿನ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆಃ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದ ಅಧ್ಯಯನಗಳಲ್ಲಿ, ಕೃತಕ ಎಲೆಯ ಮೂಲಮಾದರಿಯು ಕನಿಷ್ಠ ನಲವತ್ತೈದು ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ ನಿರಂತರವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಲೇಖಕರು ತೋರಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಮೇ 2012 ರಲ್ಲಿ, ನೊಸೆರಾದ ಸಂಶೋಧನೆಯ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಪ್ರಾರಂಭವಾದ ಸನ್ ಕ್ಯಾಟಲಿಟಿಕ್ಸ್, ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕಿನಿಂದ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಸಾಧನವು ಇತರ ಮಾರ್ಗಗಳಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಉಳಿತಾಯವನ್ನು ನೀಡುವುದರಿಂದ ಅದು ಮೂಲಮಾದರಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದಿಲ್ಲ ಎಂದು ಹೇಳಿದೆ. ಈ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಪ್ರಮುಖ ತಜ್ಞರು ಸಂಯೋಜಿತ ಇಂಧನ ಭದ್ರತೆ ಮತ್ತು ಹವಾಮಾನ ಬದಲಾವಣೆಯ ಪರಿಹಾರವಾಗಿ ಕೃತಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಜಾಗತಿಕ ಯೋಜನೆಯ ಪ್ರಸ್ತಾಪವನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸಿದ್ದಾರೆ. 2011ರಲ್ಲಿ ಲಾರ್ಡ್ ಹೋವೆ ದ್ವೀಪದಲ್ಲಿ, 2014ರಲ್ಲಿ ಯುಕೆಯ ಚಿಚೆಲಿ ಹಾಲ್ನಲ್ಲಿ ಮತ್ತು 2016ರಲ್ಲಿ ಕ್ಯಾನ್ಬೆರಾ ಮತ್ತು ಲಾರ್ಡ್ ಹೋವೆ ದ್ವೀಪದಲ್ಲಿ ಈ ವಿಷಯದ ಕುರಿತು ಸಮಾವೇಶಗಳು ನಡೆದಿವೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಶಕ್ತಿಯ ಪರಿಭಾಷೆಯಲ್ಲಿ, ನೈಸರ್ಗಿಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಮೂರು ಹಂತಗಳಲ್ಲಿ ವಿಂಗಡಿಸಬಹುದುಃ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾ ಮತ್ತು ಸಸ್ಯಗಳಲ್ಲಿನ ಬೆಳಕಿನ-ಕೊಯ್ಲು ಸಂಕೀರ್ಣಗಳು ಫೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಸೆರೆಹಿಡಿಯುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳನ್ನು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳಾಗಿ ವರ್ಗಾಯಿಸುತ್ತವೆ, ಅವುಗಳನ್ನು ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಕ ಸರಪಳಿಗೆ ಚುಚ್ಚುತ್ತವೆ. ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಕ ಸರಪಳಿಯ ಹಲವಾರು ಸಹಘಟಕಗಳ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಪ್ರೋಟಾನ್-ಜೋಡಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವರ್ಗಾವಣೆಯು ಸ್ಥಳೀಯ, ಪ್ರಾದೇಶಿಕ ಚಾರ್ಜ್ ಬೇರ್ಪಡುವಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ರೆಡಾಕ್ಸ್ ವೇಗವರ್ಧನೆ, ಇದು ಮೇಲೆ ತಿಳಿಸಿದ ವರ್ಗಾವಣೆಯಾದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ನೀರನ್ನು ಡೈಆಕ್ಸಿಜೆನ್ ಮತ್ತು ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳಾಗಿ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಿಸುತ್ತದೆ; ಈ ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಕೆಲವು ಪ್ರಭೇದಗಳಲ್ಲಿ ಡೈಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಬಳಸಬಹುದು. ಬಯೋಮಿಮೆಟಿಕ್ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ಕೃತಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯು ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಮಾಡುವ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ನಿರ್ಮಿಸಲು ಪ್ರಯತ್ನಿಸುತ್ತದೆ. ಆದರ್ಶಪ್ರಾಯವಾಗಿ, ತ್ರಿಕೋನ ಜೋಡಣೆಯು ಒಂದು ವೇಗವರ್ಧಕದೊಂದಿಗೆ ನೀರನ್ನು ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಿಸಬಹುದು, ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಇನ್ನೊಂದರೊಂದಿಗೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು ಮತ್ತು ಇಡೀ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ಶಕ್ತಿ ತುಂಬಲು ಫೋಟೋಸೆನ್ಸಿಟೈಜರ್ ಅಣುವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಸರಳವಾದ ವಿನ್ಯಾಸಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾದ ಫೋಟೋಸೆನ್ಸಿಟೈಜರ್ ಅನ್ನು ನೀರಿನ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ವೇಗವರ್ಧಕ ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ವಿಕಸನಗೊಳ್ಳುತ್ತಿರುವ ವೇಗವರ್ಧಕದ ನಡುವೆ ಜೋಡಿಸಲಾಗಿದೆಃ ಫೋಟೋಸೆನ್ಸಿಟೈಜರ್ ಬೆಳಕು ಹೊಡೆದಾಗ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ವೇಗವರ್ಧಕಕ್ಕೆ ವರ್ಗಾಯಿಸುತ್ತದೆ, ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಇದು ಫೋಟೋಸೆನ್ಸಿಟೈಜರ್ಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ದಾನ ಮಾಡಲು ನೀರಿನ ವಿಭಜನೆಯ ವೇಗವರ್ಧಕವನ್ನು ಪ್ರೇರೇಪಿಸುತ್ತದೆ. ತ್ರಿಕೋನ ಜೋಡಣೆಯಲ್ಲಿ, ಅಂತಹ ವೇಗವರ್ಧಕವನ್ನು ಹಲವುವೇಳೆ ದಾನಿ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆಕ್ಸಿಡೀಕೃತ ದಾನಿ ನೀರಿನ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣವನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಸಮರ್ಥನಾಗಿರುತ್ತಾನೆ. ತ್ರಿಕೋನದ ಒಂದು ತುದಿಯಲ್ಲಿ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣಗೊಂಡ ಒಂದು ವೇಗವರ್ಧಕದ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಮತ್ತು ತ್ರಿಕೋನದ ಇನ್ನೊಂದು ತುದಿಯಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆಯಾದ ಎರಡನೆಯದನ್ನು ಚಾರ್ಜ್ ಸೆಪರೇಷನ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇದು ಮತ್ತಷ್ಟು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವರ್ಗಾವಣೆಗೆ ಪ್ರೇರಕ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ವೇಗವರ್ಧನೆ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ. ವಿವಿಧ ಘಟಕಗಳನ್ನು ವಿವಿಧ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಜೋಡಿಸಬಹುದು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಸುಪ್ರಾಮೋಲಿಕ್ಯುಲರ್ ಸಂಕೀರ್ಣಗಳು, ಕಂಪಾರ್ಟ್ಮೆಂಟಲೈಸ್ಡ್ ಕೋಶಗಳು, ಅಥವಾ ರೇಖೀಯವಾಗಿ, ಕೋವೆಲೆಂಟ್ಲಿ ಲಿಂಕ್ಡ್ ಅಣುಗಳು. ನೀರು, ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಮತ್ತು ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕನ್ನು ಕಾರ್ಬೋಹೈಡ್ರೇಟ್ಗಳು ಅಥವಾ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಪ್ರಸ್ತುತ, ಸಕ್ರಿಯ ಕ್ಷೇತ್ರವಾಗಿದೆ. ನೈಸರ್ಗಿಕ ಆಮ್ಲಜನಕ-ವಿಕಸನ ಸಂಕೀರ್ಣವನ್ನು (ಒಇಸಿ) ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ, ಅದರ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ಅನುಕರಿಸಲು ಸಂಶೋಧಕರು "ಬ್ಲೂ ಡೈಮರ್" ನಂತಹ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಈ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಇನ್ನೂ ಅಸಮರ್ಥವಾಗಿವೆ. ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ಇಂಗಾಲದ ಮಾನಾಕ್ಸೈಡ್ (ಸಿಒ), ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲ (ಎಚ್ಸಿಒಒಹೆಚ್) ಮತ್ತು ಮೆಥನಾಲ್ (ಸಿಎಚ್3ಒಹೆಚ್) ಆಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತ್ ರಾಸಾಯನಿಕ ಕೋಶಗಳು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯ ಹಂತದಲ್ಲಿವೆ. ನೈಸರ್ಗಿಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯಂತೆಯೇ, ಅಂತಹ ಕೃತಕ ಎಲೆಗಳು ಒಟ್ಟಾರೆ ನೀರಿನ ವಿಭಜನೆ ಅಥವಾ CO2 ಕಡಿತಕ್ಕೆ ಬೆಳಕಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು. ಈ ಸಮಗ್ರ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಹಗುರವಾದ, ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವ ತಲಾಧಾರಗಳ ಮೇಲೆ ಜೋಡಿಸಬಹುದು, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಕಮಲದ ಎಲೆಗಳನ್ನು ಹೋಲುವ ತೇಲುವ ಸಾಧನಗಳು ಕಂಡುಬರುತ್ತವೆ. ನವೀಕರಿಸಬಹುದಾದ ಇಂಧನ ಉತ್ಪಾದನೆಗಾಗಿ ಪಾಚಿಗಳಿಂದ ಫೈಕೋಬಿಲಿಟಿ ಪ್ರೋಟೀನ್ಗಳು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯ ಹಂತದಲ್ಲಿವೆ. ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲು ಸರಳವಾದ ಸೌರ ಇಂಧನವಾಗಿದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಇದು ಕೇವಲ ಎರಡು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಎರಡು ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳಿಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸುವುದನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಮಧ್ಯಂತರ ಹೈಡ್ರೈಡ್ ಅಯಾನು ರಚನೆಯೊಂದಿಗೆ ಇದನ್ನು ಹಂತಹಂತವಾಗಿ ಮಾಡಬೇಕುಃ 2 e − + 2 H + + H − H2 ಪ್ರೋಟಾನ್-ಟು-ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಪರಿವರ್ತಿಸುವ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಪ್ರಕೃತಿಯಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜನೇಸ್ಗಳಾಗಿವೆ. ಇವು ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಆಣ್ವಿಕ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಆಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಅಥವಾ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳು ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳಾಗಿ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಿಸುವ ಕಿಣ್ವಗಳಾಗಿವೆ. ಹಲವಾರು ದಶಕಗಳ ಕಾಲ ನಡೆದ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಕ್ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕಶಾಸ್ತ್ರದ ಅಧ್ಯಯನಗಳು ಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ ವೇಗವರ್ಧನೆಯ ರಚನೆ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳೆರಡರ ಬಗ್ಗೆ ಉತ್ತಮ ತಿಳುವಳಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗಿವೆ. ಈ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ನಿಕಲ್-ಕಬ್ಬಿಣ ಮತ್ತು ಕಬ್ಬಿಣ-ಕಬ್ಬಿಣದ ಹೈಡ್ರೋಜನೇಸ್ಗಳ ಸಕ್ರಿಯ ಸ್ಥಳದ ರಚನೆಯನ್ನು ಅನುಕರಿಸುವ ಹಲವಾರು ಅಣುಗಳನ್ನು ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗಿದೆ. ಇತರ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಹೈಡ್ರೋಜನೇಸ್ನ ರಚನಾತ್ಮಕ ಅನುಕರಣೆಗಳಲ್ಲ, ಬದಲಿಗೆ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕವಾಗಿವೆ. ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಲ್ಲಿ ರಚನಾತ್ಮಕ ಎಚ್-ಕ್ಲಸ್ಟರ್ ಮಾದರಿಗಳು, ಡಿರ್ಹೋಡಿಯಂ ಫೋಟೊಕ್ಯಾಟಲಿಸ್ಟ್ ಮತ್ತು ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಸೇರಿವೆ. ನೀರಿನ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣವು ಪ್ರೋಟಾನ್ ಕಡಿತಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಸಂಕೀರ್ಣವಾದ ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ. ಪ್ರಕೃತಿಯಲ್ಲಿ, ಆಮ್ಲಜನಕ-ವಿಕಸನಗೊಳ್ಳುವ ಸಂಕೀರ್ಣವು ದ್ಯುತಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆ II (ಪಿಎಸ್ II) ಒಳಗೆ ಮ್ಯಾಂಗನೀಸ್-ಕ್ಯಾಲ್ಸಿಯಂ ಸಮೂಹದಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆ ಸಮಾನಗಳನ್ನು (ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು) ಸಂಗ್ರಹಿಸುವ ಮೂಲಕ ಈ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ನಂತರ ಅವುಗಳನ್ನು ನೀರಿನ ಅಣುಗಳಿಗೆ ತಲುಪಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಆಣ್ವಿಕ ಆಮ್ಲಜನಕ ಮತ್ತು ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳ ಉತ್ಪಾದನೆಯಾಗುತ್ತದೆಃ 2 H2O → O2 + 4 H + + 4e-ವೇಗವರ್ಧಕವಿಲ್ಲದೆ (ನೈಸರ್ಗಿಕ ಅಥವಾ ಕೃತಕ), ಈ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು ತುಂಬಾ ಎಂಡೋಥರ್ಮಿಕ್ ಆಗಿದ್ದು, ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ (ಕನಿಷ್ಠ 2500 K) ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ಆಮ್ಲಜನಕ-ವಿಕಸನಗೊಳ್ಳುವ ಸಂಕೀರ್ಣದ ನಿಖರವಾದ ರಚನೆಯನ್ನು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ನಿರ್ಧರಿಸುವುದು ಕಷ್ಟಕರವಾಗಿದೆ. 2011 ರ ಹೊತ್ತಿಗೆ, ಅತ್ಯಂತ ವಿವರವಾದ ಮಾದರಿಯು ಫೋಟೋಸಿಸ್ಟಮ್ II ರ 1.9 Å ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯಿಂದ ಬಂದಿದೆ. ಈ ಸಂಕೀರ್ಣವು ನಾಲ್ಕು ಮ್ಯಾಂಗನೀಸ್ ಮತ್ತು ಒಂದು ಕ್ಯಾಲ್ಸಿಯಂ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಕ್ಲಸ್ಟರ್ ಆಗಿದೆ, ಆದರೆ ಕ್ಲಸ್ಟರ್ ಒಳಗೆ ನೀರಿನ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣದ ನಿಖರವಾದ ಸ್ಥಳ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವು ತಿಳಿದಿಲ್ಲ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಜೈವಿಕ-ಪ್ರೇರಿತ ಮ್ಯಾಂಗನೀಸ್ ಮತ್ತು ಮ್ಯಾಂಗನೀಸ್-ಕ್ಯಾಲ್ಸಿಯಂ ಸಂಕೀರ್ಣಗಳನ್ನು ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗಿದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ [Mn4O4] ಕ್ಯೂಬೇನ್-ರೀತಿಯ ಸಮೂಹಗಳು, ಕೆಲವು ವೇಗವರ್ಧಕ ಚಟುವಟಿಕೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಕೆಲವು ರುಥೇನಿಯಮ್ ಸಂಕೀರ್ಣಗಳು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಡೈನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಮೈಕ್ರೋ-ಆಕ್ಸೋ-ಬ್ರಿಡ್ಜ್ಡ್ "ಬ್ಲೂ ಡೈಮರ್" (ಸಂಶ್ಲೇಷಿತವಾದ ಈ ರೀತಿಯ ಮೊದಲನೆಯದು), ಬೆಳಕು-ಚಾಲಿತ ನೀರಿನ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಕ್ಕೆ ಧನ್ಯವಾದಗಳು. ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ರುಥೇನಿಯಮ್ ಸಂಕೀರ್ಣವು ಫೋಟೋಸೆನ್ಸಿಟೈಜರ್ ಮತ್ತು ವೇಗವರ್ಧಕಗಳೆರಡರಲ್ಲೂ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಸಂಕೀರ್ಣಗಳು ಮತ್ತು ಇತರ ಆಣ್ವಿಕ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಇನ್ನೂ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಸಂಶೋಧಕರನ್ನು ಆಕರ್ಷಿಸುತ್ತವೆ, ಸ್ಪಷ್ಟ ರಚನೆ, ಸಕ್ರಿಯ ತಾಣ ಮತ್ತು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಸುಲಭವಾದ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನದಂತಹ ವಿಭಿನ್ನ ಪ್ರಯೋಜನಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಅವುಗಳ ಅಲ್ಪಾವಧಿಯ ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ಕೃತಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿನ ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ ಅವುಗಳ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ವೈವಿಧ್ಯೀಕರಣವು ಜಯಿಸಬೇಕಾದ ಪ್ರಮುಖ ಸವಾಲುಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ. ಅನೇಕ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳು ನೀರಿನ ಉತ್ಕರ್ಷಣ ವೇಗವರ್ಧಕ ಚಟುವಟಿಕೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ ಎಂದು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ, ಇದರಲ್ಲಿ ರುಥೇನಿಯಮ್ (IV) ಆಕ್ಸೈಡ್ (ರುಓ2), ಇರಿಡಿಯಮ್ (IV) ಆಕ್ಸೈಡ್ (ಐಆರ್ಓ2), ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳು (ನಿಕೆಲ್-ಡೋಪ್ಡ್ ಕೋ3ಓ4 ಸೇರಿದಂತೆ), ಮ್ಯಾಂಗನೀಸ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ (ಲೇಯರ್ಡ್ ಎಂಎನ್ಓ2 (ಬಿರ್ನೆಸೈಟ್), ಎಂಎನ್2ಓ3 ಸೇರಿದಂತೆ), ಮತ್ತು ಸಿಎಎಂಎನ್2ಓ4ನೊಂದಿಗೆ ಎಂಎನ್2ಓ3 ಮಿಶ್ರಣ ಸೇರಿವೆ. ಆಣ್ವಿಕ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಿಗಿಂತ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳನ್ನು ಪಡೆಯುವುದು ಸುಲಭ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಹೇರಳವಾಗಿರುವ ಪರಿವರ್ತನಾ ಲೋಹಗಳಿಂದ (ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ಮತ್ತು ಮ್ಯಾಂಗನೀಸ್), ಆದರೆ ಕಡಿಮೆ ವಹಿವಾಟು ಆವರ್ತನ ಮತ್ತು ನಿಧಾನಗತಿಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವರ್ಗಾವಣೆ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಂದ ಬಳಲುತ್ತವೆ, ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಕ್ರಿಯೆಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಮತ್ತು ಸರಿಹೊಂದಿಸುವುದು ಕಷ್ಟ. ಇತ್ತೀಚೆಗೆ ಮೆಟಲ್-ಆರ್ಗ್ಯಾನಿಕ್ ಫ್ರೇಮ್ವರ್ಕ್ (ಎಂಒಎಫ್) ಆಧಾರಿತ ವಸ್ತುಗಳು ಮೊದಲ ಸಾಲಿನ ಪರಿವರ್ತನಾ ಲೋಹಗಳೊಂದಿಗೆ ನೀರಿನ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚು ಭರವಸೆಯ ಅಭ್ಯರ್ಥಿಯೆಂದು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯು ಭವಿಷ್ಯದ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಪ್ರಯೋಜನಕಾರಿಯಾಗಿದೆ ಎಂದು ಅಂದಾಜಿಸಲಾಗಿದೆ. ಪ್ರಕೃತಿಯು ವರ್ಣದ್ರವ್ಯಗಳನ್ನು, ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಕ್ಲೋರೊಫಿಲ್ಗಳನ್ನು, ಗೋಚರ ವರ್ಣಪಟಲದ ವಿಶಾಲ ಭಾಗವನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಕೃತಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ವಿಶಾಲವಾದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ ಒಂದು ರೀತಿಯ ವರ್ಣದ್ರವ್ಯವನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು ಅಥವಾ ಒಂದೇ ಉದ್ದೇಶಕ್ಕಾಗಿ ಹಲವಾರು ವರ್ಣದ್ರವ್ಯಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸಬಹುದು. ರುಥೇನಿಯಮ್ ಪಾಲಿಪಿರಿಡಿನ್ ಸಂಕೀರ್ಣಗಳು, ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ಟ್ರೈಸ್ (ಬೈಪೈರಿಡಿನ್) ರುಥೇನಿಯಮ್ (II) ಮತ್ತು ಅದರ ಉತ್ಪನ್ನಗಳು, ಅವುಗಳ ಸಮರ್ಥ ಗೋಚರ ಬೆಳಕಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ದೀರ್ಘಾವಧಿಯ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಲೋಹದಿಂದ ಲಿಗ್ಯಾಂಡ್ ಚಾರ್ಜ್ ವರ್ಗಾವಣೆ ಉತ್ತೇಜಿತ ಸ್ಥಿತಿಯಿಂದಾಗಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ದ್ಯುತಿ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ, ಇದು ಸಂಕೀರ್ಣಗಳನ್ನು ಬಲವಾದ ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸುವ ಏಜೆಂಟ್ಗಳನ್ನಾಗಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಬಳಸಿದ ಇತರ ಉದಾತ್ತ ಲೋಹ-ಹೊಂದಿರುವ ಸಂಕೀರ್ಣಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ಲಾಟಿನಂ, ರೋಡಿಯಮ್ ಮತ್ತು ಇರಿಡಿಯಮ್ಗಳು ಸೇರಿವೆ. ಲೋಹ-ಮುಕ್ತ ಸಾವಯವ ಸಂಕೀರ್ಣಗಳನ್ನು ಸಹ ಫೋಟೋಸೆನ್ಸಿಟೈಜರ್ಗಳಾಗಿ ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗಿದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗಳಲ್ಲಿ ಇಯೋಸಿನ್ ವೈ ಮತ್ತು ಗುಲಾಬಿ ಬಂಗಾಳ ಸೇರಿವೆ. ಪೊರ್ಫಿರಿನ್ಗಳಂತಹ ಪೈರೋಲ್ ಉಂಗುರಗಳನ್ನು ಏಕರೂಪದ ಮತ್ತು ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ವೇಗವರ್ಧನೆಗಾಗಿ ನ್ಯಾನೊವಸ್ತುಗಳು ಅಥವಾ ಅರೆವಾಹಕಗಳನ್ನು ಲೇಪಿಸಲು ಸಹ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಂಶೋಧನಾ ಪ್ರಯತ್ನಗಳ ಭಾಗವಾಗಿ ಕೃತಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗಾಗಿ ಬೆಳಕನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಲು ಸಮರ್ಥ ಮತ್ತು ಸುಸ್ಥಿರ ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಕೃತಕ ಫೋಟಾನಿಕ್ ಆಂಟೆನಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತಿದೆ. ಜಿಯೋನ್ ಕ್ಯಾಲ್ಝಾಫೆರಿ (2009) ಅಂತಹ ಒಂದು ಆಂಟೆನಾವನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಸಸ್ಯದ ಬೆಳಕಿನ ಸಂಗ್ರಹಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಅನುಕರಿಸಲು ಸಾವಯವ ವರ್ಣಗಳಿಗೆ ಝಿಯೋಲೈಟ್ ಎಲ್ ಅನ್ನು ಆತಿಥೇಯವಾಗಿ ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಆಂಟೆನಾವನ್ನು ಝಿಯೋಲೈಟ್ ಎಲ್ ವಾಹಿನಿಗಳಲ್ಲಿ ವರ್ಣ ಅಣುಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸುವ ಮೂಲಕ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ನಿರ್ವಾತದಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ನಡೆಯುವ ಅಳವಡಿಕೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಝಿಯೋಲೈಟ್ ಚೌಕಟ್ಟು ಮತ್ತು ವರ್ಣ ಅಣುಗಳ ಸಹಕಾರಿ ಕಂಪನ ಚಲನೆಯಿಂದ ಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಬರುವ ವಸ್ತುವನ್ನು ಸ್ಟಾಪ್ಕಾಕ್ ಮಧ್ಯಂತರದ ಮೂಲಕ ಬಾಹ್ಯ ಸಾಧನಕ್ಕೆ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಮಾಡಬಹುದು. ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಕಡಿತ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಪ್ರಕೃತಿಯಲ್ಲಿ, ಕ್ಯಾಲ್ವಿನ್ ಚಕ್ರದ ಭಾಗವಾಗಿ ರುಬಿಸ್ಕೋ ಕಿಣ್ವವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಹಸಿರು ಸಸ್ಯಗಳು ಇಂಗಾಲದ ಸ್ಥಿರೀಕರಣವನ್ನು ಮಾಡುತ್ತವೆ. ಬಹುಪಾಲು ಇತರ ಕಿಣ್ವಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ರುಬಿಸ್ಕೋ ಒಂದು ನಿಧಾನಗತಿಯ ವೇಗವರ್ಧಕವಾಗಿದ್ದು, ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ನ ಕೆಲವೇ ಅಣುಗಳನ್ನು ನಿಮಿಷಕ್ಕೆ ರೈಬುಲೋಸ್-1,5-ಬಿಸ್ಫಾಸ್ಫೇಟ್ ಆಗಿ ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ವಾತಾವರಣದ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಸೌಮ್ಯವಾದ, ಜೈವಿಕ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಇದನ್ನು ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಬರುವ ಉತ್ಪನ್ನವು ಮತ್ತಷ್ಟು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಗ್ಲುಕೋಸ್ನ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯಲ್ಲಿ ಬಳಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ, ಇದು ಸೆಲ್ಯುಲೋಸ್ ಮತ್ತು ಪಿಷ್ಟದಂತಹ ಹೆಚ್ಚು ಸಂಕೀರ್ಣವಾದ ಕಾರ್ಬೋಹೈಡ್ರೇಟ್ಗಳಿಗೆ ಪೂರ್ವಸೂಚಕವಾಗಿದೆ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಎಟಿಪಿ ಮತ್ತು ಎನ್ಎಡಿಪಿಹೆಚ್ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಇಂಧನ ಉತ್ಪಾದನೆಗಾಗಿ ಕೃತಕ CO2 ಕಡಿತವು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ವಾತಾವರಣದ CO2 ನಿಂದ ಕಡಿಮೆ ಇಂಗಾಲದ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಗುರಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಈ ಉದ್ದೇಶಕ್ಕಾಗಿ ಕೆಲವು ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಲೋಹದ ಪಾಲಿಫಾಸ್ಫೈನ್ ಸಂಕೀರ್ಣಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ; ಆದಾಗ್ಯೂ, ಅವುಗಳಿಗೆ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಳಕೆಗೆ ಮೊದಲು CO2 ನ ಹಿಂದಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಏರೋಬಿಕ್ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುವ ಮತ್ತು ವಾತಾವರಣದ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳಲ್ಲಿ CO2 ಅನ್ನು ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ವಾಹಕಗಳನ್ನು (CO2 ಅನ್ನು ಸ್ಥಿರಗೊಳಿಸುವ ಅಣುಗಳು) ಇನ್ನೂ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿಲ್ಲ. ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದರಿಂದ ಬರುವ ಸರಳ ಉತ್ಪನ್ನವೆಂದರೆ ಇಂಗಾಲದ ಮಾನಾಕ್ಸೈಡ್ (ಸಿಒ), ಆದರೆ ಇಂಧನ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ, ಮತ್ತಷ್ಟು ಕಡಿತದ ಅಗತ್ಯವಿದೆ, ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯ ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಪ್ರಮುಖ ಹಂತವೆಂದರೆ ಹೈಡ್ರೈಡ್ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಸಿಒಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸುವುದು. ಇಂಧನಗಳ ದ್ಯುತಿ ಜೈವಿಕ ಉತ್ಪಾದನೆ ಕೆಲವು ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತೀಯ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳು ಕೆಲವು ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು. ಫಿಲಮೆಂಟಸ್ ಸಯನೋಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾದಂತಹ ಸಾರಜನಕ-ಸ್ಥಿರೀಕರಣ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳು ಕಿಣ್ವ ನೈಟ್ರೋಜಿನೇಸ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ, ಇದು ವಾತಾವರಣದ ಎನ್ 2 ಅನ್ನು ಅಮೋನಿಯಾಗೆ ಪರಿವರ್ತಿಸಲು ಕಾರಣವಾಗಿದೆ; ಆಣ್ವಿಕ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಈ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ಉಪಉತ್ಪನ್ನವಾಗಿದೆ, ಮತ್ತು ಅನೇಕ ಬಾರಿ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳಿಂದ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುವುದಿಲ್ಲ, ಆದರೆ ಹೈಡ್ರೋಜನ್-ಆಕ್ಸಿಡೈಸಿಂಗ್ (ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ) ಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ನಿಂದ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. ಈ ಜೀವಿಗಳನ್ನು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವಂತೆ ಒತ್ತಾಯಿಸುವ ಒಂದು ವಿಧಾನವೆಂದರೆ ಹೈಡ್ರೋಜನೇಸ್ ಅನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಚಟುವಟಿಕೆಯನ್ನು ನಾಶಪಡಿಸುವುದು. ಇದನ್ನು ನಾಸ್ಟಾಕ್ ಪಂಕ್ಟಿಫಾರ್ಮ್ನ ತಳಿಯ ಮೇಲೆ ಮಾಡಲಾಗಿದೆಃ NiFe ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ನ ರಚನಾತ್ಮಕ ವಂಶವಾಹಿಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದನ್ನು ಒಳಸೇರಿಸುವ ಮ್ಯುಟಜೆನೆಸಿಸ್ನಿಂದ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಲಾಯಿತು, ಮತ್ತು ರೂಪಾಂತರಿತ ತಳಿಯು ಬೆಳಕಿನಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ವಿಕಾಸವನ್ನು ತೋರಿಸಿತು. ಈ ಅನೇಕ ಫೋಟೋಆಟೋಟ್ರೋಫ್ಗಳು ದ್ವಿದಿಶೆಯ ಹೈಡ್ರೋಜನೇಸ್ಗಳನ್ನು ಸಹ ಹೊಂದಿವೆ, ಅವು ಕೆಲವು ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಬಲ್ಲವು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಇತರ ಶಕ್ತಿ-ಬೇಡಿಕೆಯ ಚಯಾಪಚಯ ಮಾರ್ಗಗಳು ಪ್ರೋಟಾನ್ ಕಡಿತಕ್ಕೆ ಅಗತ್ಯವಾದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳೊಂದಿಗೆ ಸ್ಪರ್ಧಿಸಬಹುದು, ಒಟ್ಟಾರೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ; ಅಲ್ಲದೆ, ಈ ಹೈಡ್ರೋಜನೇಸ್ಗಳು ಆಮ್ಲಜನಕಕ್ಕೆ ಬಹಳ ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾಗಿರುತ್ತವೆ. 1-ಬ್ಯುಟನಾಲ್ನಂತಹ ಸಯನೋಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಹಲವಾರು ಇಂಗಾಲ ಆಧಾರಿತ ಜೈವಿಕ ಇಂಧನಗಳನ್ನು ಸಹ ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗಿದೆ. ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಜೀವಶಾಸ್ತ್ರದ ತಂತ್ರಗಳು ಈ ವಿಷಯಕ್ಕೆ ಉಪಯುಕ್ತವೆಂದು ಊಹಿಸಲಾಗಿದೆ. ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಮತ್ತು ಕಿಣ್ವೀಯ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಕಿಣ್ವದ ದಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ದೃಢತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಜೊತೆಗೆ ಈ ಹಿಂದೆ ಅವುಗಳ ಕೊರತೆಯಿರುವ ಫೋಟೋಆಟೋಟ್ರೋಫ್ಗಳಲ್ಲಿ ಹೊಸ ಜೈವಿಕ ಇಂಧನ-ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಚಯಾಪಚಯ ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ನಿರ್ಮಿಸುತ್ತದೆ ಅಥವಾ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವವುಗಳನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ. ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತಿರುವ ಮತ್ತೊಂದು ವಿಷಯವೆಂದರೆ ವಾಣಿಜ್ಯ ಬಳಕೆಗಾಗಿ ಫೋಟೊಬಿಯೊರಿಯಾಕ್ಟರ್ಗಳ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್. ಆಹಾರ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ಸಂಶೋಧಕರು ಕತ್ತಲಿನಲ್ಲಿ ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ಆಹಾರಗಳ ನಿಯಂತ್ರಿತ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಇದು ಆಹಾರ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ಇಂಧನ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಮತ್ತು ಅದರ ಪರಿಸರದ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಒಂದು ಮಾರ್ಗವಾಗಬಹುದು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಆಧರಿಸಿದ ಆಹಾರ ಉತ್ಪಾದನಾ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳು ಕಾರ್ಯಸಾಧ್ಯವಾಗಿದೆಯೇ ಮತ್ತು ಅದನ್ನು ಅಳೆಯಬಹುದೇ ಎಂಬುದು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿಲ್ಲ. ಬಳಸಿದ ಸಂಶೋಧನಾ ತಂತ್ರಗಳು ಕೃತಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯಲ್ಲಿ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಬಹುಶಿಸ್ತೀಯ ವಿಷಯವಾಗಿದೆ, ಇದಕ್ಕೆ ವಿವಿಧ ಪರಿಣತಿಯ ಬಹುಸಂಖ್ಯೆಯ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಮತ್ತು ಸೌರ ಕೋಶಗಳ ತಯಾರಿಕೆ ಮತ್ತು ತನಿಖೆಯಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಕೆಲವು ತಂತ್ರಗಳೆಂದರೆಃ ಸಾವಯವ ಮತ್ತು ಅಜೈವಿಕ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಸ್ಟ್ರಿ ವಿಧಾನಗಳು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತೀಕ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ, ಆವರ್ತಕ ವೋಲ್ಟಾಮೆಟ್ರಿ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಇಂಪೆಡೆನ್ಸ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ, ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ಮತ್ತು ಬೃಹತ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆ. ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಕ್ ವಿಧಾನಗಳುಃ ಸಮಯ-ಪರಿಹರಿಸಿದ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ಮತ್ತು ಅಲ್ಟ್ರಾ ಫಾಸ್ಟ್ ಲೇಸರ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಯಂತಹ ವೇಗದ ತಂತ್ರಗಳು; ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ರೆಸೋನೆನ್ಸ್, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಪ್ಯಾರಾಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ರೆಸೋನೆನ್ಸ್ನಂತಹ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ರೆಸೋನೆನ್ಸ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಗಳು; ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ವಿಧಾನಗಳು, ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಸೇರಿದಂತೆ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ, ಆದರೆ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ. ಸ್ಫಟಿಕಶಾಸ್ತ್ರ. ಆಣ್ವಿಕ ಜೀವಶಾಸ್ತ್ರ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಜೀವಶಾಸ್ತ್ರ ಮತ್ತು ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಜೀವಶಾಸ್ತ್ರದ ವಿಧಾನಗಳು. ಕೃತಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಮೂಲಕ ಸೌರ ಇಂಧನ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ಪ್ರಯೋಜನಗಳು, ಅನಾನುಕೂಲಗಳು ಮತ್ತು ದಕ್ಷತೆ ಇವು ಸೇರಿವೆಃ ಸೌರಶಕ್ತಿಯನ್ನು ತಕ್ಷಣವೇ ಪರಿವರ್ತಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಸಂಗ್ರಹಿಸಬಹುದು. ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತೀಕ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ, ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕನ್ನು ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಂತರ ಶೇಖರಣೆಗಾಗಿ ಮತ್ತೆ ರಾಸಾಯನಿಕ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಎರಡನೇ ಪರಿವರ್ತನೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಶಕ್ತಿಯ ಕೆಲವು ಅಗತ್ಯ ನಷ್ಟಗಳೊಂದಿಗೆ. ಈ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳ ಉಪಉತ್ಪನ್ನಗಳು ಪರಿಸರ ಸ್ನೇಹಿಯಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಕೃತಕವಾಗಿ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಇಂಧನವು ಇಂಗಾಲ-ತಟಸ್ಥ ಶಕ್ತಿಯ ಮೂಲವಾಗಿದೆ, ಇದನ್ನು ಸಾರಿಗೆ ಅಥವಾ ಮನೆಗಳಿಗೆ ಬಳಸಬಹುದು. ಅನಾನುಕೂಲಗಳು ಈ ಕೆಳಗಿನವುಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿವೆಃ ಕೃತಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗೆ ಬಳಸುವ ವಸ್ತುಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಕೊಳೆಯುತ್ತವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಅವು ದೀರ್ಘಾವಧಿಯಲ್ಲಿ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತೀಕಗಳಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರಬಹುದು. ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಆಮ್ಲಜನಕಕ್ಕೆ ಬಹಳ ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾಗಿರುತ್ತವೆ, ಅದರ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಅಥವಾ ಅವನತಿ ಹೊಂದುತ್ತವೆ; ಅಲ್ಲದೆ, ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ ಫೋಟೊಡೇಜ್ ಸಂಭವಿಸಬಹುದು. ವಾಣಿಜ್ಯಿಕವಾಗಿ ಕಾರ್ಯಸಾಧ್ಯವಾದ ಶಕ್ತಿಯ ಮೂಲವಾಗಿ ಪಳೆಯುಳಿಕೆ ಇಂಧನಗಳೊಂದಿಗೆ ಸ್ಪರ್ಧಿಸುವಷ್ಟು ವೆಚ್ಚವು (ಇನ್ನೂ) ಅನುಕೂಲಕರವಾಗಿಲ್ಲ. ವೇಗವರ್ಧಕ ವಿನ್ಯಾಸದಲ್ಲಿ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಗಮನಹರಿಸಲಾಗುವ ಒಂದು ಕಾಳಜಿಯು ದಕ್ಷತೆಯಾಗಿದೆ, ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ಆಚರಣೆಯಲ್ಲಿ ಒಂದು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಎಷ್ಟು ಘಟನೆಯ ಬೆಳಕನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು. ಇದನ್ನು ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಕ ದಕ್ಷತೆಯೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಬಹುದು, ಅಲ್ಲಿ ಬೆಳಕು-ರಾಸಾಯನಿಕ-ಶಕ್ತಿಯ ಪರಿವರ್ತನೆಯನ್ನು ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಕ ಜೀವಿಗಳು ಘಟನೆಯ ಸೌರ ವಿಕಿರಣದ ಸುಮಾರು 50 ಪ್ರತಿಶತವನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಲು ಸಮರ್ಥವಾಗಿವೆ, ಆದಾಗ್ಯೂ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಕ ದಕ್ಷತೆಯ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಮಿತಿಯು ಸಿ3 ಮತ್ತು ಸಿ4 ಸಸ್ಯಗಳಿಗೆ ಕ್ರಮವಾಗಿ 4.6 ಮತ್ತು 6 ಪ್ರತಿಶತವಾಗಿದೆ. ವಾಸ್ತವದಲ್ಲಿ, ಉಷ್ಣವಲಯದ ಹವಾಮಾನದಲ್ಲಿ ಕಬ್ಬಿನಂತಹ ಕೆಲವು ವಿನಾಯಿತಿಗಳನ್ನು ಹೊರತುಪಡಿಸಿ, ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ದಕ್ಷತೆಯು ತುಂಬಾ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಶೇಕಡಾ 1ಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಇರುತ್ತದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಕೃತಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದ ಮೂಲಮಾದರಿಗಳಿಗೆ ಅತಿ ಹೆಚ್ಚು ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ವರದಿ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ 22.4%. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಸಸ್ಯಗಳು ವಾತಾವರಣದ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳಲ್ಲಿ CO2 ಅನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಬಳಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಕೃತಕ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಇನ್ನೂ ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯೋರಹೋಡಾಪ್ಸಿನ್ ಎಟಿಪಿ ಸಿಂಥೇಸ್ ಫೋಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರೊಕೆಮಿಸ್ಟ್ರಿ ಆಲ್ಗಾಪಾರ್ಕ್ ಕಾರ್ಬನ್ ಹೆಜ್ಜೆಗುರುತು ಇಂಧನ ಕೋಶ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಎಕಾನಮಿ ಉದಯೋನ್ಮುಖ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳ ಪಟ್ಟಿ ಮೆಟಾಬಾಲಿಕ್ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಫೋಟೊಸೆನ್ಸಿಟೈಜರ್ ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ಬಾಹ್ಯ ಕೊಂಡಿಗಳು ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಬೆಳಕು-ಸಕ್ರಿಯ ಮೆಟಾಲೋಪ್ರೋಟೀನ್ಗಳು ಆಸ್ಟ್ರೇಲಿಯಾದ ರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದಲ್ಲಿ ನೀರನ್ನು ವಿಭಜಿಸಲು ಡೇನಿಯಲ್ ನೊಸೆರಾ ಮ್ಯಾಸಚೂಸೆಟ್ಸ್ ಇನ್ಸ್ಟಿಟ್ಯೂಟ್ ಆಫ್ ಟೆಕ್ನಾಲಜಿಯಲ್ಲಿ ಸೌರ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುವ ಹೊಸ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ಲಾರೆನ್ಸ್ ಬರ್ಕ್ಲಿ ನ್ಯಾಷನಲ್ ಲ್ಯಾಬೊರೇಟರಿಯಲ್ಲಿ ಕೃತಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ ಕುರಿತು ಪಾಲ್ ಅಲಿವಿಸಾಟೋಸ್ ಕೃತಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗಾಗಿ ನ್ಯಾನೊಕ್ಯಾಪ್ಸುಲ್ಗಳು ಎ ನ್ಯಾನೊವರ್ಕ್ ನ್ಯೂಸ್ ಲೇಖನ ಎಂಐಟಿ ಸೌರ ಕ್ರಾಂತಿ ಯೋಜನೆ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆ ಫೋಟೊಕೆಮಿಸ್ಟ್ರಿ ನವೀಕರಿಸಬಹುದಾದ ಇಂಧನ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಇಂಧನ ಉತ್ಪಾದನೆ ಉದಯೋನ್ಮುಖ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳು