Fotosyntesen fångad på bild

För första gången har forskare tagit högupplösta bilder på hur växter omvandlar vatten till syrgas genom fotosyntes. Bilderna är ett viktigt steg mot ett billigt förnybart bränsle av solenergi.

Växter får sin energi genom att omvandla koldioxid och vatten till syre och druvsocker med hjälp av solljus. Forskare har länge försökt kartlägga denna fotosyntes i detalj, med målet att bygga apparater som spjälkar vatten till syrgas och energirik vätgas bara med hjälp av solenergi.

En sådan apparat skulle kunna förse världen med klimatvänlig energi, bara processen kan göras tillräckligt effektiv och billig. Nu har ett internationellt forskarlag för första gången lyckats ta högupplösta bilder av denna process när vattenmolekylerna splittras. Medhjälp av ultra snabba laserpulser f rånröntgenfri elektronlasern vid SLAC Nationalaccelerator laborator y i USA har forskarna kunnat studera var och när syret bildas.

– Vi har tagit ett stort steg framåt när det gäller att förstå denna komplicerade reaktion, säger Johannes Messinger, professor i molekylär biomimetik vid Uppsala universitet och en av huvudförfattarna till studien som publicerats i tidskriften Na- ture. De nya bilderna beskriver han som ”en dröm som går i uppfyllelse”, även om det fortfarande återstår många frågetecken.

– Att komma hit har tagit närmare åtta år och nu går vi vidare för att förstå mekanismerna mer exakt, säger Johannes Messinger.

På hans labb arbetar forskarna bland annat med att framställa vätgas ur vatten med hjälp av el från solceller. Reaktionen sker på små plattor som täcks med ett katalytiskt material. Genom att förstå hur processen går till i naturen hoppas han kunna utveckla hållbara katalysatorer tillverkade av vanligt förekommande grundämnen.

– Växterna använder mangan och kalcium, men i labbet använder de bästa systemen än så länge betydligt dyrare och ovanligare ämnen.

När går det att tillverka billiga bränslen av vatten med hjälp av solljus i större skala?

– Det är svårt att säga men jag skulle inte bli förvånad om något närmade sig produktion inom tio år, säger Johannes Messinger. Av Marie Alpman

Modellen visar den aktiva delen av katalysatorn alldeles före syrebildningen under fotosyntesen. De lila ringarna är mangan-atomer, de röda är syre och den gröna kalcium.