滿足社會日益增長的能源需求已成為人類的一項艱鉅挑戰。預計到2050年，能源需求將增加近一倍，而由化石燃料燃燒引起的氣候變化的影響，已經以乾旱、野火、洪水和其他災害的形式在肆虐著。亞利桑那州立大學生物設計應用結構發現中心和亞利桑那州立大學分子科學學院的研究員加里-摩爾認為，化學將在開發清潔解決方案以解決世界日益嚴重的能源困境方面發揮重要作用。

加里-摩爾和他的同事描述了被稱為卟啉的環形分子的用途，在這張圖片中可以看到。這種分子是自然界中最豐富的色素之一，因其能夠加速或催化化學反應而受到關注，包括在生命系統中發生的重要反應。它們是設計人工光合作用系統的有用成分。

在這項出現在《化學-電化學》雜誌封面上的研究中，Moore和他的同事描述了被稱為卟啉的環形分子的用途。這種分子是自然界中最豐富的顏料之一，因其能夠加速或催化化學反應而受到關注，包括在生命系統中發生的重要反應。

這些反應包括將來自太陽的輻射能量轉化為儲存在分子鍵中的化學能量，這是一個被植物和光合作用微生物利用的過程。然後，這種化學能量可以通過細胞呼吸的過程，用於推動生物體的新陳代謝。

加里-摩爾是Biodesign應用結構發現中心和ASU分子科學學院的研究員。

研究人員希望能從大自然的劇本中吸取經驗，創造出光合作用的自然過程的合成類似物。這項新研究描述了一種合成的含二鐵的卟啉，並探討了其作為有效催化劑的潛力。與其利用自然光合作用的產物，不如從我們的光合作用知識中得到啟發，開拓新的材料和技術，使其具有與生物對應物相媲美的特性和能力。

卟啉及其結構相關的類似物在整個生物界被大量發現。它們的作用是結合一系列金屬離子，以執行廣泛的細胞任務。例如，葉綠素分子結合鎂（植物光合作用中的一個關鍵化學階段），而血紅素，一種含鐵的卟啉可以幫助組織分子氧和二氧化碳運輸，並提供細胞呼吸所必需的電子運輸鏈。由於它們在生命過程中起到的指揮作用，卟啉的異常是導致一系列嚴重疾病的原因。

卟啉還可以用作被稱為電化學電池的合成設備的催化劑，這些設備將化學能轉化為電能，或反之亦然。儘管來自太陽的輻射能量可以儲存在傳統類型的電池內，但與現代交通使用的燃料相比，這種應用受到其低能量密度的限制。

摩爾設計人工光合作用系統的努力可以為可再生能源拼圖提供一個寶貴的部分，生產”非化石基”燃料以及一系列有益的商品。

這種裝置將允許捕獲和儲存太陽能，以便在需要的時候和地點使用，並且可以使用比目前用於傳統太陽能應用的材料便宜得多、豐富得多的化學品來製造。