Artificial photosynthesis
কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণ একটি রাসায়নিক প্রক্রিয়া যা সূর্যালোক, জল এবং কার্বন ডাই অক্সাইডকে কার্বোহাইড্রেট এবং অক্সিজেনে রূপান্তরিত করার জন্য সালোকসংশ্লেষণের প্রাকৃতিক প্রক্রিয়াকে জৈব-অনুকরণ করে। কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণ শব্দটি সাধারণত কোনও জ্বালানির (একটি সৌর জ্বালানি) রাসায়নিক বন্ধনে সূর্যালোক থেকে শক্তি সংগ্রহ ও সংরক্ষণের যে কোনও পরিকল্পনাকে বোঝাতে ব্যবহৃত হয়। আলোক-অনুঘটক জল বিভাজন জলকে হাইড্রোজেন ও অক্সিজেনে রূপান্তরিত করে এবং এটি কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণের একটি প্রধান গবেষণা বিষয়। হালকা-চালিত কার্বন ডাই অক্সাইড হ্রাস হল আরেকটি প্রক্রিয়া যা অধ্যয়ন করা হয় যা প্রাকৃতিক কার্বন স্থিরকরণের প্রতিলিপি তৈরি করে। এই বিষয়ে গবেষণার মধ্যে রয়েছে সৌর জ্বালানির সরাসরি উৎপাদনের জন্য যন্ত্রের নকশা এবং সমাবেশ, আলোক-বৈদ্যুতিক রসায়ন এবং জ্বালানি কোষে এর প্রয়োগ এবং সূর্যালোক থেকে জৈব জ্বালানি এবং জৈব-হাইড্রোজেন উৎপাদনের জন্য এনজাইম এবং আলোক-স্বয়ংক্রিয় অণুজীবের প্রকৌশল। সালোকসংশ্লেষক বিক্রিয়াকে জারণ এবং হ্রাসের দুটি অর্ধ-বিক্রিয়ায় ভাগ করা যেতে পারে, যা উভয়ই জ্বালানি উৎপাদনের জন্য প্রয়োজনীয়। উদ্ভিদের সালোকসংশ্লেষণে, জলের অণুগুলি অক্সিজেন এবং প্রোটন মুক্ত করার জন্য আলোক-জারণ করা হয়। উদ্ভিদ সালোকসংশ্লেষণের দ্বিতীয় পর্যায় (ক্যালভিন-বেনসন চক্র নামেও পরিচিত) হল একটি হালকা-স্বাধীন প্রতিক্রিয়া যা কার্বন ডাই অক্সাইডকে গ্লুকোজে (জ্বালানি) রূপান্তরিত করে। কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণের গবেষকরা আলোক অনুঘটক তৈরি করছেন যা এই উভয় প্রতিক্রিয়া সম্পাদন করতে সক্ষম। উপরন্তু, জল বিভাজনের ফলে উৎপন্ন প্রোটনগুলি হাইড্রোজেন উৎপাদনের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। এই অনুঘটকগুলিকে অবশ্যই দ্রুত প্রতিক্রিয়া করতে এবং আপতিত সৌর ফোটনের একটি বড় শতাংশ শোষণ করতে সক্ষম হতে হবে। যেখানে ফটোভোলটাইক সরাসরি সূর্যালোক থেকে শক্তি সরবরাহ করতে পারে, সেখানে ফটোভোলটাইক বিদ্যুৎ (পরোক্ষ প্রক্রিয়া) থেকে জ্বালানি উৎপাদনের অদক্ষতা এবং সারা দিন ধরে সূর্যালোক স্থির না থাকার বিষয়টি এর ব্যবহারের একটি সীমা নির্ধারণ করে। প্রাকৃতিক সালোকসংশ্লেষণ ব্যবহার করার একটি উপায় হল জৈব জ্বালানি উৎপাদন, যা একটি পরোক্ষ প্রক্রিয়া যা কম শক্তি রূপান্তর দক্ষতা (সূর্যালোককে জৈববাহে রূপান্তরিত করার ক্ষেত্রে সালোকসংশ্লেষণের নিজস্ব কম দক্ষতার কারণে), ফসল কাটার এবং জ্বালানি পরিবহনের খরচ এবং খাদ্য উৎপাদনের জন্য জমির ক্রমবর্ধমান প্রয়োজনের কারণে দ্বন্দ্বের শিকার হয়। কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণের উদ্দেশ্য হল সূর্যালোক থেকে এমন একটি জ্বালানী উৎপাদন করা যা সুবিধামত সংরক্ষণ করা যায় এবং সূর্যালোক উপলব্ধ না থাকলে সরাসরি প্রক্রিয়া ব্যবহার করে ব্যবহার করা যায়, অর্থাৎ একটি সৌর জ্বালানী উৎপাদন করা। সালোকসংশ্লেষণের প্রধান অংশগুলি পুনরুত্পাদন করতে সক্ষম অনুঘটকগুলির বিকাশের সাথে সাথে পরিচ্ছন্ন শক্তি উৎপাদনের জন্য কেবলমাত্র জল, কার্বন ডাই অক্সাইড এবং সূর্যালোকের প্রয়োজন হবে। একমাত্র উপজাত হবে অক্সিজেন, এবং সৌর জ্বালানির উৎপাদন পেট্রোলের চেয়ে সস্তা হওয়ার সম্ভাবনা রয়েছে। একটি পরিষ্কার এবং সাশ্রয়ী মূল্যের শক্তি সরবরাহ তৈরির একটি প্রক্রিয়া হল সৌর আলোর অধীনে আলোক অনুঘটক জল বিভাজনের বিকাশ। টেকসই হাইড্রোজেন উৎপাদনের এই পদ্ধতিটি বিকল্প শক্তি ব্যবস্থার বিকাশের একটি প্রধান উদ্দেশ্য। এটি জল থেকে হাইড্রোজেন পাওয়ার সবচেয়ে কার্যকর উপায় না হলেও অন্যতম কার্যকর উপায় বলে পূর্বাভাস দেওয়া হয়েছে। ফটোসেমিকন্ডাক্টর অনুঘটকের সহায়তায় জল-বিভাজন প্রক্রিয়ার মাধ্যমে সৌরশক্তিকে হাইড্রোজেনে রূপান্তর করা উন্নয়নের অন্যতম আশাব্যঞ্জক প্রযুক্তি। এই প্রক্রিয়ায় পরিবেশগতভাবে সুস্থ পদ্ধতিতে প্রচুর পরিমাণে হাইড্রোজেন উৎপন্ন হওয়ার সম্ভাবনা রয়েছে। পরিবেশগত পরিস্থিতিতে সৌরশক্তিকে পরিচ্ছন্ন জ্বালানিতে (এইচ2) রূপান্তর করা একবিংশ শতাব্দীর বিজ্ঞানীদের সামনে সবচেয়ে বড় চ্যালেঞ্জগুলির মধ্যে একটি। হাইড্রোজেন উৎপাদনের জন্য সৌর জ্বালানি কোষ নির্মাণের জন্য সাধারণত দুটি পদ্ধতি স্বীকৃতঃ একটি সমজাতীয় ব্যবস্থা হল এমন একটি পদ্ধতি যাতে অনুঘটকগুলি পৃথক করা হয় না, অর্থাৎ, উপাদানগুলি একই বগিতে উপস্থিত থাকে। এর অর্থ হল হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেন একই স্থানে উৎপন্ন হয়। এটি একটি ত্রুটি হতে পারে, কারণ তারা একটি বিস্ফোরক মিশ্রণ তৈরি করে, যা গ্যাস পণ্য পৃথকীকরণের দাবি করে। এছাড়াও, সমস্ত উপাদানকে প্রায় একই অবস্থায় সক্রিয় থাকতে হবে (যেমন, পিএইচ)। একটি ভিন্নধর্মী ব্যবস্থায় দুটি পৃথক বিদ্যুদ্বাহক থাকে, একটি অ্যানোড এবং একটি ক্যাথোড, যা অক্সিজেন এবং হাইড্রোজেন উৎপাদনের পৃথকীকরণ সম্ভব করে তোলে। উপরন্তু, বিভিন্ন উপাদানের একই পরিস্থিতিতে কাজ করার প্রয়োজন হয় না। যাইহোক, এই ব্যবস্থাগুলির ক্রমবর্ধমান জটিলতা তাদের বিকাশ করা কঠিন এবং আরও ব্যয়বহুল করে তোলে। কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণের মধ্যে গবেষণার আরেকটি ক্ষেত্র হল সৌর জ্বালানী উৎপাদনের জন্য সালোকসংশ্লেষক অণুজীব, যেমন সবুজ মাইক্রোঅ্যালগে এবং সায়ানোব্যাকটেরিয়ার নির্বাচন এবং পরিচালনা। অনেক প্রজাতি প্রাকৃতিকভাবে হাইড্রোজেন উৎপাদন করতে সক্ষম এবং বিজ্ঞানীরা সেগুলির উন্নতির জন্য কাজ করছেন। বিউটানল এবং মিথানল-এর মতো শৈবাল জৈব জ্বালানী পরীক্ষাগার এবং বাণিজ্যিক উভয় ক্ষেত্রেই উৎপাদিত হয়। এই পদ্ধতিটি সিন্থেটিক জীববিজ্ঞানের বিকাশ থেকে উপকৃত হয়েছে, যা জে ক্রেইগ ভেন্টার ইনস্টিটিউট দ্বারা জৈব জ্বালানী উৎপাদনে সক্ষম একটি সিন্থেটিক জীব উৎপাদনের জন্যও অন্বেষণ করা হচ্ছে। 2017 সালে, "সাইবর্গ ব্যাকটেরিয়া" ব্যবহার করে কার্বন ডাই অক্সাইড থেকে অ্যাসিটিক অ্যাসিড উৎপাদনের জন্য একটি কার্যকর প্রক্রিয়া তৈরি করা হয়েছিল। 1912 সালে ইতালীয় রসায়নবিদ গিয়াকোমো সিয়ামিসিয়ান প্রথম কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণের পূর্বাভাস দিয়েছিলেন। একটি বক্তৃতায় যা পরে সায়েন্সে প্রকাশিত হয়েছিল, তিনি জীবাশ্ম জ্বালানির ব্যবহার থেকে সূর্য দ্বারা প্রদত্ত এবং প্রযুক্তিগত আলোকরসায়ন যন্ত্র দ্বারা ধারণ করা তেজস্ক্রিয় শক্তিতে পরিবর্তনের প্রস্তাব করেছিলেন। এই পরিবর্তনে তিনি ইউরোপের ধনী উত্তর এবং দরিদ্র দক্ষিণের মধ্যে পার্থক্য হ্রাস করার সম্ভাবনা দেখেছিলেন এবং অনুমান করেছিলেন যে কয়লা থেকে সৌর শক্তিতে এই পরিবর্তন "অগ্রগতি এবং মানুষের সুখের জন্য ক্ষতিকারক হবে না"। 1960-এর দশকের শেষের দিকে, আকিরা ফুজিশিমা টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইডের আলোক অনুঘটক বৈশিষ্ট্য আবিষ্কার করেন, তথাকথিত হোন্ডা-ফুজিশিমা প্রভাব, যা হাইড্রোলাইসিসের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। এক টুকরো মাল্টিজংশন সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসের সাথে দৃশ্যমান হালকা জলের বিভাজন (বনাম টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইড সেমিকন্ডাক্টর সহ ইউভি আলো) 1983 সালে শক্তি রূপান্তর ডিভাইসে উইলিয়াম আয়ার্স দ্বারা প্রথম প্রদর্শিত এবং পেটেন্ট করা হয়েছিল। এই দলটি হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেনে জলের ফোটোলাইসিস প্রদর্শন করেছিল, যা এখন কম খরচে, পাতলা ফিল্ম নিরাকার সিলিকন মাল্টিজংশন শীট সহ সরাসরি জলে নিমজ্জিত একটি "কৃত্রিম পাতা" হিসাবে পরিচিত। হাইড্রোজেন বিভিন্ন অনুঘটক দ্বারা সজ্জিত সামনের নিরাকার সিলিকন পৃষ্ঠে বিবর্তিত হয় এবং অক্সিজেন পিছনের দিকের ধাতব স্তর থেকে বিবর্তিত হয় যা মিশ্র হাইড্রোজেন/অক্সিজেন গ্যাস বিবর্তনের ঝুঁকিও দূর করে। নিমজ্জিত যন্ত্রের উপরে একটি পলিমার ঝিল্লি প্রোটন পরিবহনের জন্য একটি পথ সরবরাহ করেছিল। দৃশ্যমান আলো সহ মাল্টিজংশন পাতলা ফিল্ম ডিভাইস থেকে প্রাপ্ত উচ্চতর ফটোভোল্টেজ ইউভি বা অন্যান্য একক জংশন অর্ধপরিবাহী ফটোইলেক্ট্রডগুলির সাথে পূর্ববর্তী ফটোলাইসিস প্রচেষ্টার তুলনায় একটি বড় অগ্রগতি ছিল। গোষ্ঠীর পেটেন্টে নিরাকার সিলিকন ছাড়াও আরও বেশ কয়েকটি অর্ধপরিবাহী মাল্টিজংশন রচনা তালিকাভুক্ত করা হয়েছে। কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণের জন্য সুইডিশ কনসোর্টিয়াম, এই ধরনের প্রথম, 1994 সালে তিনটি ভিন্ন বিশ্ববিদ্যালয়, লুন্ড, উপসালা এবং স্টকহোমের গোষ্ঠীর মধ্যে সহযোগিতা হিসাবে প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল, যা বর্তমানে লুন্ড এবং উপসালা-র আংস্ট্রম ল্যাবরেটরিগুলির আশেপাশে সক্রিয় রয়েছে। কনসোর্টিয়ামটি প্রাকৃতিক সালোকসংশ্লেষণ থেকে শেখার এবং বায়োমিমেটিক সিস্টেমে এই জ্ঞান প্রয়োগের দিকে মনোনিবেশ করার জন্য একটি বহু-বিভাগীয় পদ্ধতির সাথে নির্মিত হয়েছিল। একবিংশ শতাব্দীর শুরুতে কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণের গবেষণা দ্রুতগতিতে বৃদ্ধি পাচ্ছে। 2000 সালে, কমনওয়েলথ সায়েন্টিফিক অ্যান্ড ইন্ডাস্ট্রিয়াল রিসার্চ অর্গানাইজেশনের (সি. এস. আই. আর. ও) গবেষকরা কার্বন ডাই অক্সাইড ক্যাপচার এবং হাইড্রোকার্বনে রূপান্তরের উপর জোর দেওয়ার জন্য তাদের অভিপ্রায় প্রচার করেছিলেন। 2003 সালে, ব্রুকহেভেন ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি সিও2-এর হ্রাসের একটি গুরুত্বপূর্ণ মধ্যবর্তী অংশ (সহজতম সম্ভাব্য কার্বন ডাই অক্সাইড হ্রাস প্রতিক্রিয়া) আবিষ্কারের ঘোষণা দেয়, যার ফলে আরও ভাল অনুঘটক তৈরি হতে পারে। জল-বিভাজনকারী অনুঘটকগুলির জন্য কৃত্রিম ব্যবস্থার একটি অসুবিধা হল রুথেনিয়াম বা রেনিয়ামের মতো দুর্লভ, ব্যয়বহুল উপাদানগুলির উপর তাদের সাধারণ নির্ভরতা। 2008 সালে, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের এয়ার ফোর্স অফিস অফ সায়েন্টিফিক রিসার্চের অর্থায়নে, এমআইটি রসায়নবিদ এবং সৌর বিপ্লব প্রকল্পের পরিচালক ড্যানিয়েল জি নোসেরা এবং পোস্টডক্টরাল ফেলো ম্যাথিউ কানান সস্তা এবং আরও প্রচুর পরিমাণে কোবাল্ট এবং ফসফেটযুক্ত অনুঘটক ব্যবহার করে এই সমস্যাটি এড়ানোর চেষ্টা করেছিলেন। অনুঘটকটি সূর্যালোক ব্যবহার করে জলকে অক্সিজেন এবং প্রোটনে বিভক্ত করতে সক্ষম হয়েছিল এবং সম্ভাব্যভাবে প্ল্যাটিনামের মতো হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপাদনকারী অনুঘটকের সাথে যুক্ত হতে পারে। উপরন্তু, অনুঘটকটি অনুঘটকের সময় ভেঙে গেলেও এটি স্ব-মেরামত করতে পারে। এই পরীক্ষামূলক অনুঘটক নকশাকে অনেক গবেষক একটি বড় উন্নতি হিসাবে বিবেচনা করেছিলেন। যেখানে সিও হল সিও2-এর প্রধান হ্রাসকারী পণ্য, সেখানে আরও জটিল কার্বন যৌগগুলি সাধারণত কাঙ্ক্ষিত। 2008 সালে, অ্যান্ড্রু বি. বোকার্সলি একটি অত্যন্ত দক্ষ আলোক রাসায়নিক কোষে সৌর শক্তি ব্যবহার করে কার্বন ডাই অক্সাইড এবং জলকে মিথানলে সরাসরি রূপান্তরিত করার কথা জানান। নোসেরা এবং সহকর্মীরা অক্সিজেন এবং প্রোটনে জল বিভাজন সম্পন্ন করলেও, হাইড্রোজেন উৎপাদনের জন্য একটি হালকা-চালিত প্রক্রিয়া কাম্য। 2009 সালে, লাইবনিজ ইনস্টিটিউট ফর ক্যাটালাইসিস জানিয়েছে যে সস্তা আয়রন কার্বনিল কমপ্লেক্সগুলি ঠিক এটি করতে সক্ষম। একই বছরে, পূর্ব অ্যাংলিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকরা 60 শতাংশ দক্ষতার সাথে ফটোইলেক্ট্রোকেমিক্যাল হাইড্রোজেন উৎপাদন অর্জনের জন্য লোহার কার্বনিল যৌগগুলিও ব্যবহার করেছিলেন, এবার ইন্ডিয়াম ফসফাইডের স্তর দিয়ে আচ্ছাদিত একটি সোনার বিদ্যুদ্বাহক ব্যবহার করে যার সাথে লোহার কমপ্লেক্সগুলি সংযুক্ত ছিল। এই দুটি প্রক্রিয়া একটি আণবিক পদ্ধতি ব্যবহার করে, যেখানে বিচ্ছিন্ন ন্যানো পার্টিকেল অনুঘটকের জন্য দায়ী। 2009 সালে, এফ. ডেল ভ্যালে এবং কে. ডোমেন আলোক অনুঘটক ব্যবহার করে একটি বদ্ধ বায়ুমণ্ডলে তাপীয় চিকিত্সার প্রভাব দেখিয়েছিলেন। কঠিন দ্রবণ সূর্যালোক বিকিরণের অধীনে জল বিভাজন থেকে হাইড্রোজেন উৎপাদনে উচ্চ ক্রিয়াকলাপ রিপোর্ট করে। 2010 সালে ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়, সান্তা ক্রুজ-এর গবেষকদের দ্বারা নাইট্রোজেন-ডোপড এবং ক্যাডমিয়াম সেলেনাইড কোয়ান্টাম ডট-সংবেদনশীল টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইড ন্যানো পার্টিকেল এবং ন্যানোওয়্যার উভয়ই ব্যবহার করে একটি মিশ্র বৈচিত্র্যময়/আণবিক পদ্ধতির ফলে ফটোপ্রোড্যুসড হাইড্রোজেন পাওয়া যায়। কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণ বহু বছর ধরে একটি শিক্ষামূলক ক্ষেত্র ছিল। যাইহোক, 2009 সালের শুরুতে, মিত্সুবিশি কেমিক্যাল হোল্ডিংস সূর্যালোক, জল এবং কার্বন ডাই অক্সাইড ব্যবহার করে "কার্বন বিল্ডিং ব্লক তৈরি করতে যা থেকে রজন, প্লাস্টিক এবং তন্তু সংশ্লেষিত করা যেতে পারে" তার নিজস্ব কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণ গবেষণা বিকাশ করছে বলে জানা গেছে। সেই বছরের শেষের দিকে কাইটেকি ইনস্টিটিউট প্রতিষ্ঠার মাধ্যমে এটি নিশ্চিত করা হয়েছিল, যার অন্যতম প্রধান লক্ষ্য ছিল কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণের মাধ্যমে কার্বন ডাই অক্সাইড হ্রাস করা। 2010 সালে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের জ্বালানি বিভাগ তার অন্যতম শক্তি উদ্ভাবন কেন্দ্র হিসাবে কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণের জন্য যৌথ কেন্দ্র প্রতিষ্ঠা করে। জেসিএপি-র লক্ষ্য হল শুধুমাত্র সূর্যালোক, জল এবং কার্বন-ডাই-অক্সাইড ব্যবহার করে জ্বালানি উৎপাদনের জন্য একটি সাশ্রয়ী পদ্ধতি খুঁজে বের করা। অধ্যাপক নাথান লুইস পরিচালিত ক্যালিফোর্নিয়া ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজির (ক্যালটেক) একটি দল জেসিএপি পরিচালনা করে এবং ক্যালটেক এবং এর প্রধান অংশীদার লরেন্স বার্কলে ন্যাশনাল ল্যাবরেটরির 120 জনেরও বেশি বিজ্ঞানী ও প্রকৌশলীকে একত্রিত করে। জেসিএপি স্ট্যানফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয়, বার্কলেতে ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়, ইউসিএসবি, ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়, আরভিন এবং সান দিয়েগোতে ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয় এবং স্ট্যানফোর্ড লিনিয়ার অ্যাক্সিলারেটরের মূল অংশীদারদের দক্ষতা এবং সক্ষমতাও আকর্ষণ করে। উপরন্তু, জেসিএপি 20টি ডিওই এনার্জি ফ্রন্টিয়ার রিসার্চ সেন্টার সহ মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র জুড়ে অন্যান্য সৌর জ্বালানী গবেষণা দলের জন্য একটি কেন্দ্রীয় কেন্দ্র হিসাবে কাজ করে। এছাড়াও 2010 সালে, সিনসিনাটি বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপক ডেভিড ওয়েন্ডেল পরিচালিত একটি দল একটি ফোম হাউজিংয়ে ঝুলন্ত এনজাইম সমন্বিত একটি কৃত্রিম গঠনে সালোকসংশ্লেষণ সফলভাবে প্রদর্শন করে। 2011 সালে, ড্যানিয়েল নোসেরা এবং তাঁর গবেষক দল প্রথম ব্যবহারিক কৃত্রিম পাতা তৈরির কথা ঘোষণা করেন। আমেরিকান কেমিক্যাল সোসাইটির 241 তম জাতীয় সভায় এক বক্তৃতায়, নোসেরা একটি উন্নত সৌর কোষের বর্ণনা দিয়েছেন যা একটি পোকার কার্ডের আকারের যা জলকে অক্সিজেন এবং হাইড্রোজেনে বিভক্ত করতে সক্ষম, যা প্রাকৃতিক সালোকসংশ্লেষণের তুলনায় প্রায় দশগুণ বেশি দক্ষ। কোষটি বেশিরভাগই সস্তা উপকরণ দিয়ে তৈরি যা ব্যাপকভাবে উপলব্ধ, সহজ পরিস্থিতিতে কাজ করে এবং পূর্ববর্তী অনুঘটকগুলির তুলনায় বর্ধিত স্থিতিশীলতা দেখায়ঃ পরীক্ষাগার গবেষণায়, লেখকরা দেখিয়েছেন যে একটি কৃত্রিম পাতার প্রোটোটাইপ ক্রিয়াকলাপে কোনও হ্রাস ছাড়াই কমপক্ষে পঁয়তাল্লিশ ঘন্টা অবিচ্ছিন্নভাবে কাজ করতে পারে। 2012 সালের মে মাসে, নোসেরার গবেষণার উপর ভিত্তি করে স্টার্টআপ সান ক্যাটালিটিক্স বলেছিল যে এটি প্রোটোটাইপকে স্কেল আপ করবে না কারণ ডিভাইসটি সূর্যালোক থেকে হাইড্রোজেন তৈরির অন্যান্য উপায়ের তুলনায় খুব কম সঞ্চয় করে। এই ক্ষেত্রের শীর্ষস্থানীয় বিশেষজ্ঞরা সম্মিলিত শক্তি নিরাপত্তা এবং জলবায়ু পরিবর্তনের সমাধান হিসাবে কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণের উপর একটি বৈশ্বিক প্রকল্পের প্রস্তাবকে সমর্থন করেছেন। 2011 সালে লর্ড হো দ্বীপে, 2014 সালে যুক্তরাজ্যের চিচেলি হলে এবং 2016 সালে ক্যানবেরা ও লর্ড হো দ্বীপে এই বিষয়ের উপর সম্মেলন অনুষ্ঠিত হয়েছে। বর্তমান গবেষণা শক্তির পরিপ্রেক্ষিতে, প্রাকৃতিক সালোকসংশ্লেষণকে তিনটি ধাপে ভাগ করা যেতে পারেঃ ব্যাকটেরিয়া এবং উদ্ভিদের মধ্যে হালকা-সংগ্রহকারী কমপ্লেক্সগুলি ফোটন ধারণ করে এবং সেগুলিকে ইলেকট্রনে রূপান্তরিত করে, সেগুলিকে সালোকসংশ্লেষক শৃঙ্খলে ইনজেকশন দেয়। প্রোটন-সংযুক্ত ইলেক্ট্রন সালোকসংশ্লেষক শৃঙ্খলের বেশ কয়েকটি কোফ্যাক্টর বরাবর স্থানান্তরিত হয়, যার ফলে স্থানীয়, স্থানিক চার্জ বিচ্ছেদ ঘটে। রেডক্স অনুঘটক, যা পূর্বোক্ত স্থানান্তরিত ইলেকট্রনগুলি ব্যবহার করে জলকে ডাইঅক্সিজেন এবং প্রোটনে জারিত করে; এই প্রোটনগুলি কিছু প্রজাতিতে ডাইহাইড্রোজেন উৎপাদনের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। বায়োমিমেটিক পদ্ধতি ব্যবহার করে, কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণ একই ধরনের প্রক্রিয়া সম্পন্ন করে সিস্টেম তৈরি করার চেষ্টা করে। আদর্শভাবে, একটি ত্রয়ী সমাবেশ একটি অনুঘটক দিয়ে জলকে জারিত করতে পারে, অন্যটির সাথে প্রোটনকে হ্রাস করতে পারে এবং পুরো সিস্টেমকে শক্তি দেওয়ার জন্য একটি আলোক সংবেদনশীল অণু থাকতে পারে। সবচেয়ে সহজ নকশাগুলির মধ্যে একটি হল যেখানে ফটোসেন্সিটাইজার একটি জল জারণ অনুঘটক এবং একটি হাইড্রোজেন বিবর্তিত অনুঘটকের মধ্যে সংযুক্ত থাকেঃ ফটোসেন্সিটাইজার আলো দ্বারা আঘাত করলে হাইড্রোজেন অনুঘটকের কাছে ইলেকট্রন স্থানান্তর করে, প্রক্রিয়াটিতে জারিত হয়ে যায়। এটি জল বিভাজন অনুঘটককে আলোক সংবেদনশীলকে ইলেকট্রন দান করতে পরিচালিত করে। একটি ত্রয়ী সমাবেশে, এই ধরনের অনুঘটককে প্রায়শই দাতা হিসাবে উল্লেখ করা হয়। জারিত দাতা জল জারন করতে সক্ষম। একটি অনুঘটকের এক প্রান্তে জারিত হওয়া এবং ত্রয়ীর অপর প্রান্তে হ্রাস পাওয়া অনুঘটকের অবস্থাকে আধান পৃথকীকরণ হিসাবে উল্লেখ করা হয় এবং এটি আরও ইলেক্ট্রন স্থানান্তরের জন্য একটি চালিকা শক্তি এবং ফলস্বরূপ অনুঘটক ঘটে। বিভিন্ন উপাদান বিভিন্ন উপায়ে একত্রিত হতে পারে, যেমন সুপ্রামোলিকুলার কমপ্লেক্স, কম্পার্টমেন্টালাইজড কোষ বা রৈখিকভাবে, সমযোজীভাবে সংযুক্ত অণু। জল, কার্বন ডাই অক্সাইড এবং সূর্যালোককে কার্বোহাইড্রেট বা হাইড্রোজেনে রূপান্তর করতে পারে এমন অনুঘটক খুঁজে বের করার গবেষণা একটি বর্তমান, সক্রিয় ক্ষেত্র। প্রাকৃতিক অক্সিজেন-বিবর্তিত জটিল (ওইসি) অধ্যয়ন করে গবেষকরা এর কার্যকারিতা অনুকরণ করার জন্য "ব্লু ডাইমার"-এর মতো অনুঘটক তৈরি করেছেন। তবে, এই অনুঘটকগুলি এখনও অকার্যকর। ফটোইলেক্ট্রোকেমিক্যাল কোষগুলি যা কার্বন ডাই অক্সাইডকে কার্বন মনোক্সাইড (সিও), ফর্মিক অ্যাসিড (এইচসিওওএইচ) এবং মিথানল (সিএইচ3ওএইচ)-এ হ্রাস করে তা উন্নয়নের অধীনে রয়েছে। প্রাকৃতিক সালোকসংশ্লেষণের মতো, এই জাতীয় কৃত্রিম পাতাগুলি সামগ্রিক জল বিভাজন বা সিও 2 হ্রাসের জন্য হালকা শোষকগুলির একটি অগ্রভাগ ব্যবহার করতে পারে। এই সমন্বিত ব্যবস্থাগুলি হালকা ওজনের, নমনীয় স্তরের উপর একত্রিত করা যেতে পারে, যার ফলে পদ্ম পাতার অনুরূপ ভাসমান যন্ত্র তৈরি হয়। শৈবাল থেকে ফাইকোবিলিটপ্রোটিন পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি উৎপাদনের জন্য উন্নয়নের অধীনে রয়েছে। হাইড্রোজেন অনুঘটক হাইড্রোজেন হল সংশ্লেষের জন্য সবচেয়ে সহজ সৌর জ্বালানী, কারণ এতে কেবল দুটি ইলেকট্রনকে দুটি প্রোটনে স্থানান্তর করা হয়। যাইহোক, এটি অবশ্যই পর্যায়ক্রমে করা উচিত, একটি মধ্যবর্তী হাইড্রাইড অ্যানায়ন গঠনের সাথেঃ 2 ই − + 2 এইচ + + এইচ − এইচ 2 প্রকৃতিতে উপস্থিত প্রোটন-থেকে-হাইড্রোজেন রূপান্তরকারী অনুঘটকগুলি হাইড্রোজেনেস। এগুলি এমন এনজাইম যা প্রোটনকে আণবিক হাইড্রোজেনে হ্রাস করতে পারে বা হাইড্রোজেনকে প্রোটন ও ইলেকট্রনে জারিত করতে পারে। কয়েক দশক ধরে স্পেকট্রোস্কোপিক এবং ক্রিস্টালোগ্রাফিক গবেষণার ফলে হাইড্রোজেনেস অনুঘটকের কাঠামো এবং প্রক্রিয়া উভয়ই ভালভাবে বোঝা গেছে। এই তথ্য ব্যবহার করে, নিকেল-লোহা এবং লোহা-লোহা হাইড্রোজেনেস উভয়ের সক্রিয় স্থানের কাঠামো অনুকরণকারী বেশ কয়েকটি অণু সংশ্লেষিত করা হয়েছে। অন্যান্য অনুঘটক হাইড্রোজেনের কাঠামোগত অনুকরণ নয় বরং কার্যকরী। সংশ্লেষিত অনুঘটকগুলির মধ্যে রয়েছে কাঠামোগত এইচ-ক্লাস্টার মডেল, একটি ডিরোডিয়াম আলোক অনুঘটক এবং কোবাল্ট অনুঘটক। জল-জারণ অনুঘটক জল জারণ প্রোটন হ্রাসের চেয়ে আরও জটিল রাসায়নিক বিক্রিয়া। প্রকৃতিতে, অক্সিজেন-বিবর্তিত জটিল এই বিক্রিয়াটি ফটোসিস্টেম II (পিএস II)-এর মধ্যে একটি ম্যাঙ্গানিজ-ক্যালসিয়াম ক্লাস্টারে হ্রাসকারী সমতুল্য (ইলেক্ট্রন) জমা করে, তারপর সেগুলিকে জলের অণুতে সরবরাহ করে, যার ফলে আণবিক অক্সিজেন এবং প্রোটন তৈরি হয়ঃ 2 এইচ2ও → ও2 + 4 এইচ + + 4ই-অনুঘটক (প্রাকৃতিক বা কৃত্রিম) ছাড়া, এই বিক্রিয়াটি খুব এন্ডোথার্মিক, যার জন্য উচ্চ তাপমাত্রার (কমপক্ষে 2500 কে) প্রয়োজন হয়। অক্সিজেন-বিবর্তিত জটিলতার সঠিক কাঠামো পরীক্ষামূলকভাবে নির্ধারণ করা কঠিন। 2011 সালের হিসাবে, সর্বাধিক বিস্তারিত মডেলটি ছিল ফটোসিস্টেম II-এর 1.9 Å রেজোলিউশন স্ফটিক কাঠামো থেকে। কমপ্লেক্সটি চারটি ম্যাঙ্গানিজ এবং একটি ক্যালসিয়াম আয়নযুক্ত একটি গুচ্ছ, তবে গুচ্ছের মধ্যে জলের জারণের সঠিক অবস্থান এবং প্রক্রিয়া অজানা। তবুও, জৈব-অনুপ্রাণিত ম্যাঙ্গানিজ এবং ম্যাঙ্গানিজ-ক্যালসিয়াম কমপ্লেক্সগুলি সংশ্লেষিত করা হয়েছে, যেমন [এমএন4ও4] কিউবেন-ধরনের ক্লাস্টার, কিছু অনুঘটক ক্রিয়াকলাপ সহ। কিছু রুথেনিয়াম কমপ্লেক্স, যেমন ডাইনিউক্লিয়ার মাইক্রো-অক্সো-ব্রিজড "ব্লু ডাইমার" (সংশ্লেষিত হওয়া এই ধরনের প্রথম), হালকা চালিত জলের জারণ করতে সক্ষম, উচ্চ সংযোজকতা অবস্থা গঠন করতে সক্ষম হওয়ার জন্য ধন্যবাদ। এই ক্ষেত্রে, রুথেনিয়াম কমপ্লেক্স ফটোসেন্সিটাইজার এবং অনুঘটক উভয় হিসাবে কাজ করে। এই জটিল এবং অন্যান্য আণবিক অনুঘটকগুলি এখনও ক্ষেত্রের গবেষকদের আকর্ষণ করে, যার বিভিন্ন সুবিধা রয়েছে যেমন স্পষ্ট কাঠামো, সক্রিয় স্থান এবং সহজে অধ্যয়ন করার প্রক্রিয়া। অতিক্রম করার প্রধান চ্যালেঞ্জগুলির মধ্যে একটি হল তাদের স্বল্পমেয়াদী স্থিতিশীলতা এবং কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণ যন্ত্রগুলিতে প্রয়োগের জন্য তাদের কার্যকর হেটেরোজেনাইজেশন। অনেক ধাতব অক্সাইডে জলের জারণ অনুঘটক ক্রিয়াকলাপ পাওয়া গেছে, যার মধ্যে রয়েছে রুথেনিয়াম (IV) অক্সাইড (রুও2), ইরিডিয়াম (IV) অক্সাইড (আইআরও2), কোবাল্ট অক্সাইড (নিকেল-ডোপড কো3ও4 সহ), ম্যাঙ্গানিজ অক্সাইড (স্তরযুক্ত এমএনও2 (বার্নেসাইট), এমএন2ও3 সহ) এবং সিএএমএন2ও4-এর সাথে এমএন2ও3-এর মিশ্রণ। আণবিক অনুঘটকের তুলনায় অক্সাইডগুলি পাওয়া সহজ, বিশেষত তুলনামূলকভাবে প্রচুর পরিমাণে রূপান্তর ধাতু (কোবাল্ট এবং ম্যাঙ্গানিজ) থেকে, তবে কম টার্নওভার ফ্রিকোয়েন্সি এবং ধীর ইলেকট্রন স্থানান্তর বৈশিষ্ট্যের শিকার হয় এবং তাদের ক্রিয়ার প্রক্রিয়াটি বোঝা কঠিন এবং তাই সামঞ্জস্য করা কঠিন। সম্প্রতি মেটাল-অর্গানিক ফ্রেমওয়ার্ক (এম. ও. এফ)-ভিত্তিক উপকরণগুলি প্রথম সারির রূপান্তর ধাতুগুলির সাথে জলের জারণের জন্য একটি অত্যন্ত আশাব্যঞ্জক প্রার্থী হিসাবে দেখানো হয়েছে। এই ব্যবস্থার স্থায়িত্ব এবং সামঞ্জস্য ভবিষ্যতের উন্নয়নের জন্য অত্যন্ত উপকারী বলে মনে করা হচ্ছে। আলোক সংবেদনশীল প্রকৃতি দৃশ্যমান বর্ণালীর একটি বিস্তৃত অংশ শোষণ করতে রঞ্জক পদার্থ, প্রধানত ক্লোরোফিল ব্যবহার করে। কৃত্রিম সিস্টেমগুলি বিস্তৃত শোষণ পরিসীমা সহ এক ধরনের রঞ্জক ব্যবহার করতে পারে বা একই উদ্দেশ্যে বেশ কয়েকটি রঞ্জককে একত্রিত করতে পারে। রুথেনিয়াম পলিপাইরিডিন কমপ্লেক্স, বিশেষত ট্রিস (বাইপাইরিডিন) রুথেনিয়াম (II) এবং এর ডেরিভেটিভসগুলি, তাদের দক্ষ দৃশ্যমান আলো শোষণ এবং দীর্ঘস্থায়ী ফলস্বরূপ ধাতু-থেকে-লিগ্যান্ড চার্জ স্থানান্তর উত্তেজিত অবস্থার কারণে হাইড্রোজেন ফটোপ্রডাক্শনে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে, যা কমপ্লেক্সগুলিকে শক্তিশালী হ্রাসকারী এজেন্ট করে তোলে। ব্যবহৃত অন্যান্য অভিজাত ধাতুযুক্ত কমপ্লেক্সগুলির মধ্যে রয়েছে প্ল্যাটিনাম, রডিয়াম এবং ইরিডিয়াম। ধাতুমুক্ত জৈব কমপ্লেক্সগুলি ফটোসেন্সিটাইজার হিসাবেও সফলভাবে নিযুক্ত করা হয়েছে। উদাহরণের মধ্যে রয়েছে ইওসিন ওয়াই এবং গোলাপ বাংলা। সমজাতীয় এবং বৈচিত্র্যময় অনুঘটক উভয়ের জন্য ন্যানোমেটারিয়াল বা অর্ধপরিবাহী আবরণেও পোরফাইরিনের মতো পাইরোল বলয় ব্যবহার করা হয়েছে। বর্তমান গবেষণা প্রচেষ্টার অংশ হিসাবে কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণের জন্য আলো সংগ্রহের দক্ষ এবং টেকসই উপায় নির্ধারণের জন্য কৃত্রিম ফোটোনিক অ্যান্টেনা সিস্টেমগুলি অধ্যয়ন করা হচ্ছে। জিওন ক্যালজাফেরি (2009) এমন একটি অ্যান্টেনার বর্ণনা দিয়েছেন যা উদ্ভিদের আলো সংগ্রহ ব্যবস্থাকে অনুকরণ করার জন্য জৈব রঞ্জকের জন্য হোস্ট হিসাবে জিওলাইট এল ব্যবহার করে। অ্যান্টেনাটি জিওলাইট এল-এর চ্যানেলে রঞ্জক অণু ঢোকানোর মাধ্যমে তৈরি করা হয়, যা ভ্যাকুয়াম এবং উচ্চ তাপমাত্রার পরিস্থিতিতে ঘটে, জিওলাইট কাঠামো এবং রঞ্জক অণুগুলির সমবায় কম্পন গতির দ্বারা সম্ভব হয়। ফলস্বরূপ উপাদানটি একটি স্টপকক মধ্যবর্তী মাধ্যমে একটি বাহ্যিক যন্ত্রের সাথে সংযুক্ত করা যেতে পারে। কার্বন ডাই অক্সাইড হ্রাস অনুঘটক প্রকৃতিতে, ক্যালভিন চক্রের অংশ হিসাবে রুবিসকো উৎসেচক ব্যবহার করে সবুজ উদ্ভিদ দ্বারা কার্বন স্থিরকরণ করা হয়। অন্যান্য বেশিরভাগ উৎসেচকের তুলনায় রুবিসকো একটি ধীর অনুঘটক, যা প্রতি মিনিটে কার্বন ডাই অক্সাইডের মাত্র কয়েকটি অণু রাইবুলোজ-1,5-বিসফসফেটে অন্তর্ভুক্ত করে, তবে বায়ুমণ্ডলীয় চাপে এবং হালকা, জৈবিক পরিস্থিতিতে এটি করে। ফলস্বরূপ পণ্যটি আরও হ্রাস পায় এবং অবশেষে গ্লুকোজের সংশ্লেষণে ব্যবহৃত হয়, যা সেলুলোজ এবং স্টার্চের মতো আরও জটিল কার্বোহাইড্রেটের অগ্রদূত। প্রক্রিয়াটি এটিপি এবং এনএডিপিএইচ আকারে শক্তি খরচ করে। জ্বালানি উৎপাদনের জন্য কৃত্রিম কার্বন ডাই অক্সাইড হ্রাসের লক্ষ্য মূলত বায়ুমণ্ডলীয় কার্বন ডাই অক্সাইড থেকে হ্রাসকৃত কার্বন যৌগ উৎপাদন করা। এই লক্ষ্যে কিছু রূপান্তর ধাতব পলিফসফিন কমপ্লেক্স তৈরি করা হয়েছে; তবে, তাদের সাধারণত ব্যবহারের আগে সিও2-এর পূর্ববর্তী ঘনত্বের প্রয়োজন হয় এবং বাহক (অণু যা সিও2-কে স্থির করবে) যা উভয়ই বায়বীয় পরিস্থিতিতে স্থিতিশীল এবং বায়ুমণ্ডলীয় ঘনত্বে সিও2-কে ঘনীভূত করতে সক্ষম, এখনও বিকশিত হয়নি। সিও2 হ্রাস থেকে সবচেয়ে সহজ পণ্য হল কার্বন মনোক্সাইড (সিও), তবে জ্বালানী বিকাশের জন্য আরও হ্রাস প্রয়োজন, এবং আরও উন্নয়নের প্রয়োজন একটি মূল পদক্ষেপ হল সিও-তে হাইড্রাইড অ্যানায়ন স্থানান্তর। জ্বালানীর ফটোবায়োলজিকাল উৎপাদন কিছু ফটোঅটোট্রফিক অণুজীব নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে হাইড্রোজেন উৎপাদন করতে পারে। নাইট্রোজেন-স্থিরকারী অণুজীব, যেমন ফিলামেন্টাস সায়ানোব্যাকটেরিয়া, নাইট্রোজেনেস উৎসেচক ধারণ করে, যা বায়ুমণ্ডলীয় এন2-কে অ্যামোনিয়ায় রূপান্তরিত করার জন্য দায়ী; আণবিক হাইড্রোজেন এই প্রতিক্রিয়ার একটি উপজাত, এবং অনেক সময় অণুজীব দ্বারা মুক্ত হয় না, বরং হাইড্রোজেন-জারণকারী হাইড্রোজেনেস দ্বারা গ্রহণ করা হয়। এই জীবগুলিকে হাইড্রোজেন উৎপাদন করতে বাধ্য করার একটি উপায় হল হাইড্রোজেনেস গ্রহণের ক্রিয়াকলাপকে ধ্বংস করা। এটি নোস্টক পাঙ্কটিফর্মের একটি স্ট্রেনের উপর করা হয়েছেঃ নিফে আপটেক হাইড্রোজেনেসের কাঠামোগত জিনগুলির মধ্যে একটি সন্নিবেশিত মিউটেজেনেসিস দ্বারা নিষ্ক্রিয় করা হয়েছিল এবং মিউট্যান্ট স্ট্রেন আলোকসজ্জার অধীনে হাইড্রোজেনের বিবর্তন দেখিয়েছিল। এই ফটোঅটোট্রফগুলির মধ্যে অনেকগুলিতে দ্বিমুখী হাইড্রোজেনেসও রয়েছে, যা নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে হাইড্রোজেন উৎপাদন করতে পারে। যাইহোক, অন্যান্য শক্তি-চাহিদাযুক্ত বিপাকীয় পথগুলি প্রোটন হ্রাসের জন্য প্রয়োজনীয় ইলেকট্রনের সাথে প্রতিদ্বন্দ্বিতা করতে পারে, সামগ্রিক প্রক্রিয়ার দক্ষতা হ্রাস করে; এছাড়াও, এই হাইড্রোজেনেসগুলি অক্সিজেনের প্রতি খুব সংবেদনশীল। সায়ানোব্যাকটেরিয়া ব্যবহার করে বেশ কয়েকটি কার্বন-ভিত্তিক জৈব জ্বালানিও তৈরি করা হয়েছে, যেমন 1-বিউটানল। সংশ্লেষিত জীববিজ্ঞান কৌশলগুলি এই বিষয়ে কার্যকর হবে বলে পূর্বাভাস দেওয়া হয়েছে। মাইক্রোবায়োলজিক্যাল এবং এনজাইম্যাটিক ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের এনজাইম দক্ষতা এবং দৃust়তা উন্নত করার পাশাপাশি ফটোঅটোট্রফগুলিতে নতুন জৈব জ্বালানী উত্পাদনকারী বিপাকীয় পথ তৈরি করার সম্ভাবনা রয়েছে যা আগে তাদের অভাব ছিল, বা বিদ্যমানগুলির উন্নতি করতে পারে। আরেকটি বিষয় তৈরি করা হচ্ছে বাণিজ্যিক প্রয়োগের জন্য ফটোবায়োরিয়েক্টরগুলির অপ্টিমাইজেশন। খাদ্য উৎপাদন গবেষকরা অন্ধকারে বিভিন্ন খাবারের নিয়ন্ত্রিত বৃদ্ধি অর্জন করেছেন। এটি খাদ্য উৎপাদনের শক্তি দক্ষতা বৃদ্ধি এবং এর পরিবেশগত প্রভাব হ্রাস করার একটি উপায় হয়ে উঠতে পারে। তবে, পরীক্ষামূলক প্রক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে খাদ্য উৎপাদন প্রক্রিয়াটি কার্যকর এবং তা পরিমাপ করা যেতে পারে কিনা তা স্পষ্ট নয়। নিযুক্ত গবেষণা কৌশল কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণে গবেষণা অপরিহার্যভাবে একটি বহুবিষয়ক বিষয়, যার জন্য বিভিন্ন দক্ষতার প্রয়োজন হয়। অনুঘটক এবং সৌর কোষ তৈরি ও তদন্তে ব্যবহৃত কিছু কৌশলের মধ্যে রয়েছেঃ জৈব এবং অজৈব রাসায়নিক সংশ্লেষণ। ইলেক্ট্রোকেমিস্ট্রি পদ্ধতি, যেমন ফটোইলেক্ট্রোকেমিস্ট্রি, সাইক্লিক ভোল্টামেট্রি, ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ইম্পিডেন্স স্পেকট্রোস্কোপি, ডাইলেক্ট্রিক স্পেকট্রোস্কোপি এবং বাল্ক ইলেক্ট্রোলাইসিস। স্পেকট্রোস্কোপিক পদ্ধতিঃ দ্রুত কৌশল, যেমন সময়-সমাধান স্পেকট্রোস্কোপি এবং আল্ট্রাফাস্ট লেজার স্পেকট্রোস্কোপি; চৌম্বকীয় অনুরণন স্পেকট্রোস্কোপি, যেমন পারমাণবিক চৌম্বকীয় অনুরণন, ইলেক্ট্রন প্যারাম্যাগনেটিক অনুরণন; এক্স-রে স্পেকট্রোস্কোপি পদ্ধতি, এক্স-রে শোষণ সহ যেমন এক্সএএনইএস এবং ইএক্সএএফএস, তবে এক্স-রে নির্গমনও। ক্রিস্টালোগ্রাফি। আণবিক জীববিজ্ঞান, অণুজীববিজ্ঞান এবং কৃত্রিম জীববিজ্ঞান পদ্ধতি। কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণের মাধ্যমে সৌর জ্বালানি উৎপাদনের সুবিধা, অসুবিধা এবং দক্ষতা সুবিধার মধ্যে রয়েছেঃ সৌর শক্তিকে অবিলম্বে রূপান্তরিত ও সংরক্ষণ করা যেতে পারে। ফটোভোলটাইক কোষে, সূর্যালোক বিদ্যুতে রূপান্তরিত হয় এবং তারপর সংরক্ষণের জন্য আবার রাসায়নিক শক্তিতে রূপান্তরিত হয়, দ্বিতীয় রূপান্তরের সাথে যুক্ত শক্তির কিছু প্রয়োজনীয় ক্ষতি সহ। এই প্রতিক্রিয়াগুলির উপজাতগুলি পরিবেশগতভাবে বন্ধুত্বপূর্ণ। কৃত্রিমভাবে সালোকসংশ্লেষিত জ্বালানি একটি কার্বন-নিরপেক্ষ শক্তির উৎস হবে, যা পরিবহন বা বাড়ির জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। অসুবিধাগুলির মধ্যে রয়েছেঃ কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণের জন্য ব্যবহৃত উপকরণগুলি প্রায়শই জলে ক্ষয় হয়, তাই এগুলি দীর্ঘ সময়ের জন্য ফটোভোলটাইকের তুলনায় কম স্থিতিশীল হতে পারে। বেশিরভাগ হাইড্রোজেন অনুঘটক অক্সিজেনের প্রতি খুব সংবেদনশীল, এর উপস্থিতিতে নিষ্ক্রিয় বা অবনমিত হয়; এছাড়াও, সময়ের সাথে সাথে ফটোড্যামেজ ঘটতে পারে। শক্তির বাণিজ্যিকভাবে কার্যকর উৎস হিসাবে জীবাশ্ম জ্বালানির সঙ্গে প্রতিদ্বন্দ্বিতা করার জন্য এই খরচ (এখনও) যথেষ্ট সুবিধাজনক নয়। অনুঘটক নকশায় সাধারণত একটি উদ্বেগের বিষয় হল দক্ষতা, বিশেষ করে বাস্তবে কোনও ব্যবস্থায় কতটা আপতিত আলো ব্যবহার করা যেতে পারে। এটি সালোকসংশ্লেষক দক্ষতার সাথে তুলনীয়, যেখানে আলো-থেকে-রাসায়নিক-শক্তি রূপান্তর পরিমাপ করা হয়। সালোকসংশ্লেষক জীবগুলি সৌর বিকিরণের প্রায় 50 শতাংশ সংগ্রহ করতে সক্ষম, তবে সালোকসংশ্লেষক দক্ষতার তাত্ত্বিক সীমা সি3 এবং সি4 উদ্ভিদের জন্য যথাক্রমে 4.6 এবং 6 শতাংশ। বাস্তবে, সালোকসংশ্লেষণের দক্ষতা অনেক কম এবং সাধারণত 1 শতাংশের নিচে থাকে, কিছু ব্যতিক্রম যেমন গ্রীষ্মমন্ডলীয় জলবায়ুতে আখ। এর বিপরীতে, কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণ ল্যাব প্রোটোটাইপগুলির জন্য সর্বোচ্চ রিপোর্ট করা দক্ষতা হল 22.4%। যাইহোক, উদ্ভিদগুলি বায়ুমণ্ডলীয় ঘনত্বে সিও2 ব্যবহার করতে দক্ষ, যা কৃত্রিম অনুঘটকগুলি এখনও সম্পাদন করতে পারে না। আরও দেখুন ব্যাকটেরিয়োরহোডোপসিন এটিপি সিন্থেস ফটোইলেক্ট্রোক্রিমিস্ট্রি অ্যালগ্যাপার্ক কার্বন ফুটপ্রিন্ট ফুয়েল সেল হাইড্রোজেন অর্থনীতি উদীয়মান প্রযুক্তির তালিকা মেটাবলিক ইঞ্জিনিয়ারিং ফটোসেন্সিটাইজার রেফারেন্স বহিরাগত লিঙ্ক ইঞ্জিনিয়ারিং লাইট-অ্যাক্টিভেটেড মেটালোপ্রোটিনগুলি অস্ট্রেলিয়া ন্যাশনাল ইউনিভার্সিটিতে জল বিভক্ত করার জন্য ড্যানিয়েল নোসেরা ম্যাসাচুসেটস ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজিতে সৌর শক্তি সংরক্ষণের নতুন প্রক্রিয়া বর্ণনা করেছেন। লরেন্স বার্কলে ন্যাশনাল ল্যাবরেটরিতে কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণে পল আলিভিসাটোস কৃত্রিম সালোকসংশ্লেষণের জন্য ন্যানো ক্যাপসুল একটি ন্যানোওয়ার্ক নিউজ নিবন্ধ এমআইটি সৌর বিপ্লব প্রকল্প হাইড্রোজেন উৎপাদন আলোকরসায়ন পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি প্রযুক্তি জ্বালানি উৎপাদন উদীয়মান প্রযুক্তি