2010年3月25日旧金山-- 科学家今天展示了一种制造长久以来寻求的人工叶子的设计策略，它可以利用大自然的用阳光和水制造能源的能力，这称为光合作用。他们说，这种基于天然叶子的化学和生物学的新方法可能带来人工叶子的可行的原型，它们能够捕捉太阳能并用它有效地把水变成氢燃料。
他们的报告将在本周于旧金山举行的美国化学会（ACS）第239届全国会议上公布。还有另外1.2万多份科学报告将在此次会议上展示，这是2010年最大的科学会议之一。
"这个概念可能为根据生物学范式设计人工光合系统并建造利用可持续能源的可行原型提供新的远景，"范同祥博士及其同事张荻博士和Han Zhou博士报告说。他们在中国上海交通大学的金属基复合材料国家重点实验室工作。
范同祥指出，利用阳光把水分解成它的组成部分――氢和氧――是摆脱目前对煤、石油和其他传统能源的依赖的最有前景和可持续的手段。当燃烧这些燃料的时候，它们会释放出二氧化碳，这是主要的温室气体。相比之下，氢的燃烧仅仅形成水蒸汽。这一吸引力是被人们广为讨论的"氢经济"的关键，而且一些汽车公司（例如丰田）已经开发出了氢燃料汽车。然而，目前缺乏的是生产氢的有性价比的可持续方法。
为了解决这个问题，范同祥和他的同事决定详细研究大自然的光合作用系统――叶子，打算利用它的结构作为他们的下一代人工系统的蓝图。不那么令人吃惊的是，绿叶的结构为他们提供了一种极高的光收获效率。在它们的架构中有负责把太阳能聚焦和导向叶子的收获光的部分的结构和其他功能。
这组科学家在开发一种类似于叶子的人工结构的蓝图的时候决定模仿这种自然的设计。这导致了他们报告了 "人工无机叶"（AIL）的配方，这种叶子是建立在天然叶子和二氧化钛（一种被认为是制造氢的光催化剂的化学物质）的基础上的。
这组科学家首先用一种两步的过程让二氧化钛渗透进野棉花（Anemone vitifolia，一种原产于中国的植物）的叶子。利用先进的分光镜技术，这组科学家然后能够确认叶子中的用于收获阳光的结构特征被新的二氧化钛结构复制。令人兴奋的是，这种AIL的制造氢的活性是没有经过"生物模板化"的二氧化钛的8倍。AIL的活性也是商品光催化剂的3倍以上。接下来，这组科学家向这些叶子的表面嵌入了钯的纳米颗粒。钯以及在叶子中天然存在的氮把人工叶子的活性又增加到10倍。
范同祥在他的ACS会议陈述中报告了人造无机叶生产的各个方面，他们的旨在更好地理解这种光催化剂的宏观和微观结构的分光镜研究工作，以及他们与此前报告的系统的比较。这些新的"叶子"的活性显著高于用传统途径制备的叶子。范同祥把这些结果归功于天然叶子的分级结构。
"我们的研究成果可能代表了朝着设计基于自然范式――特别是基于探索和模仿结构设计――的新型人工太阳能换能体系迈出的重要的第一步。大自然仍然可以教给我们很多东西，而人类的创造力可以修改自然系统的原理用于增强效用。"
