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Supramolecular strategies in artificial photosynthesis
Chemical Science ( IF 7.6 ) Pub Date : 2020-11-16 , DOI: 10.1039/d0sc03715j Tom Keijer 1 , Tessel Bouwens 1 , Joeri Hessels 1 , Joost N H Reek 1
Chemical Science ( IF 7.6 ) Pub Date : 2020-11-16 , DOI: 10.1039/d0sc03715j Tom Keijer 1 , Tessel Bouwens 1 , Joeri Hessels 1 , Joost N H Reek 1
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Artificial photosynthesis is a major scientific endeavor aimed at converting solar power into a chemical fuel as a viable approach to sustainable energy production and storage. Photosynthesis requires three fundamental actions performed in order; light harvesting, charge-separation and redox catalysis. These actions span different timescales and require the integration of functional architectures developed in different fields of study. The development of artificial photosynthetic devices is therefore inherently complex and requires an interdisciplinary approach. Supramolecular chemistry has evolved to a mature scientific field in which programmed molecular components form larger functional structures by self-assembly processes. Supramolecular chemistry could provide important tools in preparing, integrating and optimizing artificial photosynthetic devices as it allows precise control over molecular components within such a device. This is illustrated in this perspective by discussing state-of-the-art devices and the current limiting factors – such as recombination and low stability of reactive intermediates – and providing exemplary supramolecular approaches to alleviate some of those problems. Inspiring supramolecular solutions such as those discussed herein will incite expansion of the supramolecular toolbox, which eventually may be needed for the development of applied artificial photosynthesis.
中文翻译：
人工光合作用中的超分子策略
人工光合作用是一项重大的科学努力，旨在将太阳能转化为化学燃料，作为可持续能源生产和储存的可行方法。光合作用需要按顺序执行三个基本动作；光收集、电荷分离和氧化还原催化。这些行动跨越不同的时间尺度，需要整合在不同研究领域开发的功能架构。因此，人工光合装置的开发本质上是复杂的，需要跨学科的方法。超分子化学已经发展成为一个成熟的科学领域，其中程序化的分子成分通过自组装过程形成更大的功能结构。超分子化学可以提供重要的制备工具，集成和优化人工光合装置，因为它可以精确控制这种装置内的分子成分。通过讨论最先进的设备和电流限制因素（例如反应性中间体的重组和低稳定性）并提供示例性超分子方法来缓解其中一些问题，从这个角度说明了这一点。鼓舞人心的超分子解决方案（例如本文讨论的那些）将激发超分子工具箱的扩展，最终可能需要开发应用的人工光合作用。通过讨论最先进的设备和电流限制因素（例如反应性中间体的重组和低稳定性）并提供示例性超分子方法来缓解其中一些问题，从这个角度说明了这一点。鼓舞人心的超分子解决方案（例如本文讨论的那些）将激发超分子工具箱的扩展，最终可能需要开发应用的人工光合作用。通过讨论最先进的设备和电流限制因素（例如反应性中间体的重组和低稳定性）并提供示例性超分子方法来缓解其中一些问题，从这个角度说明了这一点。鼓舞人心的超分子解决方案（例如本文讨论的那些）将激发超分子工具箱的扩展，最终可能需要开发应用的人工光合作用。
更新日期：2020-11-25
中文翻译：
人工光合作用中的超分子策略
人工光合作用是一项重大的科学努力，旨在将太阳能转化为化学燃料，作为可持续能源生产和储存的可行方法。光合作用需要按顺序执行三个基本动作；光收集、电荷分离和氧化还原催化。这些行动跨越不同的时间尺度，需要整合在不同研究领域开发的功能架构。因此，人工光合装置的开发本质上是复杂的，需要跨学科的方法。超分子化学已经发展成为一个成熟的科学领域，其中程序化的分子成分通过自组装过程形成更大的功能结构。超分子化学可以提供重要的制备工具，集成和优化人工光合装置，因为它可以精确控制这种装置内的分子成分。通过讨论最先进的设备和电流限制因素（例如反应性中间体的重组和低稳定性）并提供示例性超分子方法来缓解其中一些问题，从这个角度说明了这一点。鼓舞人心的超分子解决方案（例如本文讨论的那些）将激发超分子工具箱的扩展，最终可能需要开发应用的人工光合作用。通过讨论最先进的设备和电流限制因素（例如反应性中间体的重组和低稳定性）并提供示例性超分子方法来缓解其中一些问题，从这个角度说明了这一点。鼓舞人心的超分子解决方案（例如本文讨论的那些）将激发超分子工具箱的扩展，最终可能需要开发应用的人工光合作用。通过讨论最先进的设备和电流限制因素（例如反应性中间体的重组和低稳定性）并提供示例性超分子方法来缓解其中一些问题，从这个角度说明了这一点。鼓舞人心的超分子解决方案（例如本文讨论的那些）将激发超分子工具箱的扩展，最终可能需要开发应用的人工光合作用。
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