Vědci přeměnili oxid uhličitý na kyslík pomocí laseru

Fotosyntéza je jistě zázrak, že? Umožňuje rostlinám, bakteriím a řasám přijímat oxid uhličitý a s pomocí trochy slunečního světla ho měnit na kyslík, který všichni dýcháme. Nyní však vědci fotosyntézu vyřadili z rovnice a podařilo se jim vyrobit kyslík (O2) pomocí oxidu uhličitého (CO2) laserem.

V chemii obecně platí, že molekuly, pokud bychom je chtěli antropomorfizovat, jsou líné. Oxid uhličitý se při rozpadu svých vazeb na jednotlivé složky vydá „cestou minimální energie“, což znamená, že se rozpadne na jeden atom kyslíku a molekulu oxidu uhelnatého (CO), protože, jak vysvětlují chemici Arthur Suits a David Parker v nové analýze v časopise Science, CO „má mnohem stabilnější diatomickou vazbu než O2.“

Kdybych měl udělat uměleckou verzi ASCII toho, jak vypadají chemické vazby v oxidu uhličitém, vypadalo by to asi takto:

O=C=O

Uhlík je dvojitě vázán na atomy kyslíku a z chemického hlediska je mnohem jednodušší jednu z těchto vazeb jednoduše odříznout a vytvořit molekulu CO a atom kyslíku.

Takže tradiční názor byl, že téměř za všech okolností je nemožné vzít oxid uhličitý – například z lidského výdechu – a přeměnit ho zpět na plynný kyslík, k čemuž by bylo zapotřebí dvou atomů kyslíku. Vědci z Kalifornské univerzity v Davisu se však rozhodli, že se o to pokusí, a to tak, že oxid uhličitý vyvolají pomocí tzv. vysokoenergetického vakuového ultrafialového laseru.“

Ukázalo se, že ve vysoce excitovaném (a stále ještě antropomorfizovaném) stavu mají oxid uhličitý a další molekuly o něco více energie na to, aby přeskočily tuto minimální energetickou cestu a jako každý rozrušený člověk/molekula mají chuť se „potulovat“, což je chemický jev, při kterém se chemické vazby přeruší jiným způsobem.

Výzkumníci z Kalifornské univerzity v Davisu zjistili, že chemické vazby se skutečně přerušují jinými způsoby, a byli schopni přeměnit oxid uhličitý zpět na kyslík a jeden atom uhlíku (tento objev popisují také v časopise Science).

Suits a Parker to ve své analýze vysvětlují takto:

Tyto výsledky týkající se CO2 mohou být příkladem roamingu, což je zvláště nápadná třída reakcí, která se objevila v posledních letech a při níž se excitovaná molekula začne disociovat prostým štěpením vazeb, ale místo toho proběhne intramolekulární reakce, která vede k nečekaným produktům.

Jedná se o skvělý objev, který by nám mohl napovědět něco o tom, jak vznikla zemská atmosféra. Vakuové ultrafialové světlo totiž může běžně interagovat s oxidem uhličitým v horních vrstvách atmosféry, kde sluneční světlo dopadá na molekuly ve vesmírném vakuu.

Většina kyslíku na Zemi pochází z „velké okysličovací události“, o níž se vědci domnívají, že k ní došlo před zhruba 2,4 miliardami let v důsledku fotosyntézy. Nedávno však vědci tvrdili, že pro tuto událost muselo někde v zemské atmosféře původně existovat alespoň malé množství kyslíku, a tento objev by byl zřejmě jedním z vysvětlení, jak mohl tento kyslík existovat.

A protože je pátek a protože se na Motherboardu rádi díváme do daleké budoucnosti, zamyslete se nad tím, co by tento objev mohl potenciálně znamenat:

Otázal jsem se autorů této studie, zda si myslí, že toto zjištění má nějaké důsledky pro zařízení daleké budoucnosti, kde by bylo možné vytvořit, řekněme, dýchací přístroj s uzavřeným systémem, kde by lidé ve vesmíru mohli vydechovat oxid uhličitý a nějaký malý vakuový ultrafialový laser by ho mohl vyhodit zpět do kyslíku, který by se dal znovu dýchat.

Nikdo z výzkumníků, kterým jsem poslal e-mail, mi bohužel neodpověděl, ale Suits a Parker ve své analýze poznamenávají, že se zkoumají nové cesty a alternativy k vysokoenergetickým vakuovým ultrafialovým laserům, které by vyvolaly roaming. Vysokoenergetické vakuové ultrafialové lasery přece jen vypadají, že by ke svému provozu potřebovaly hodně energie – což by potenciálně mohlo popřít jakýkoli přínos pro klima, pokud vám to myslí – ale hej, člověk nikdy neví.

Přinejmenším by to mělo dát autorům sci-fi nějaký nový materiál k práci.