光合作用纳米金属材料

姚　帅

上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院

本科生

1　工作原理与性能

随着纳米技术的不断发展，人类对微观事物的操控达到前所未有的高度。与此同时，人类已经在生物领域取得了跨越性的进步，对光合作用的原理和机制已经非常熟悉。因此我们可以将光合作用的原理融入材料生产中。利用纳米技术根据光合作用的原理，直接用特殊金属打造纳米级的光合作用发生器，使这种金属变成由无数个纳米级的光合作用发生器构成的材料，每一个纳米级别的构成粒子都是更微观级别上的一台光合作用发生器。鉴于金属的特性，亦可以采取材料和生物跨领域交叉的做法，做出无机和有机相结合的有机金属，即在纳米层级上，它是一个具有生物基（如叶绿体，ATP）的金属粒子。将生物物质在纳米层级和金属粒子相结合，是金属粒子具有生物物质对光合作用催化的作用。

同样，对于这样的金属，我们将采取在其中融合纳米级金属导管，类似于树叶中筛管的存在，用来导出纳米级光合作用发生器所产生的葡萄糖等营养物质，导管所导出的生物质可以作为生物质能源，其导出接口可以装在金属的横截面上，导出金属所产生的生物质能源。

这样的光合作用纳米金属只要在有水、二氧化碳和阳光的条件下就能自行产生生物质能源并将其储存，同时还将释放氧气。每一块金属都充当着绿叶的作用。

这样的一项发明将是对现有纳米技术的突破，是人类对更微观事物操控的突破，也是对纳米材料生产技术的突破，它要求人类掌握光合作用的整个流程及细节，制造出仿叶绿体体系并能在非生物体表面维持活性，同时要求纳米微粒能进行物质的运输。

2　应用领域与前景

（1）能源方面：将打破对太阳能的利用受到天气限制的现有局面，由于其产生机制是生产生物质能源，所以可以在阳光充足时把多余的能源物质储存起来，在天气情况不佳时使用；现有能源体系依然会给环境带来极大的污染，光合作用既产生氧气又产生清洁能源，将极大改善现有环境；应用光合作用纳米金属材料将从根本上解决人们的能源危机，重新构建人类的能源体系。

（2）机械制造方面：新型金属的产生将重新让人们对金属材料进行定位，金属不再只是构造材料，同时也将成为动力装置； 配合专门的发动机，类似于现有的生物质能源引擎，提供足量水，将产生的能源直接用于材料制作出的机器，可制造出某种意义上的永动机，极大的提高人类社会的生产效率。

（3）科技进步方面：如果用上述所说的特殊引擎和纳米光合作用金属制造机器人，将大大提升机器人的续航能力，再提高机器人的智能化就可以造出完全不需要人类去控制和干涉的真正意义上的智能机器人——永远可以为人类工作的机器人。