طوّرت شركة نيسان موتور المحدودة بالتعاون مع معهد طوكيو للتكنولوجيا  مواد صلبة لتحويل الفوتون تمتاز بأدائها اللافت والذي يمكنه تعزيز كفاءة التمثيل الضوئي الاصطناعي.

وينقسم الماء بفعل التمثيل الضوئي الاصطناعي إلى أكسجين وهيدروجين، حيث يتفاعل الهيدروجين مع ثاني أكسيد الكربون لإنتاج مركّبات خام مثل الأوليفينات للراتنجات.

وتهدف نيسان إلى تحقيق الحياد الكربوني في كافة منتجاتها بحلول عام 2050. وستساهم هذه التكنولوجيا الجديدة في تحقيق أهداف نيسان من خلال تعزيز استخدام ثاني أكسيد الكربون كمادة خام، مما يحدّ من الاعتماد على الوقود الأحفوري في صناعة الراتنجات والمنتجات الأخرى.

وتقوم المواد الصلبة المطورة حديثاً بتحويل الضوء طويل الموجة إلى ضوء قصير الطول الموجي، والذي يمكن استخدامه في مجموعة متنوعة من تطبيقات التمثيل الضوئي الاصطناعي. ويجري التحويل بكفاءة عالية (تصل إلى قرابة 30% من الحد النظري للتحويل) حتى عندما يكون إشعاع نور الشمس ضعيفاً.

وتعدّ المواد المحوّلة الجديدة مواد صلبة ثابتة يمكن أن تستمر في العمل حتى بوجود الأكسجين. فهي تزيد كمية الطاقة الضوئية المتاحة لعملية التمثيل الضوئي الاصطناعي عند دمجها مع المحفزات الضوئية. لطالما شكّلت المواد المحوّلة التقليدية محاليل مذيبات عضوية قابلة للاشتعال، واتّسمت بضعف كفاءتها ومدى تحمّلها للإشعاع حتى عند تحويلها إلى مواد صلبة. وقد استلزمت بيئة خالية من الأكسجين وتعرّضاً لضوء عالي الكثافة.

يتوفر مزيد من التفاصيل حول هذه التكنولوجيا في عدد ديسمبر 2021 من Materials Horizons، وهي مجلة أكاديمية للجمعية الملكية للكيمياء (المملكة المتحدة).