アメリカの研究者たちは、過酸化水素をより効率的に生産する新しい材料を開発しました。この材料は、アメリカ合衆国エネルギー省のアルゴンヌ国立研究所（Argonne National Laboratory）が主導するチームによって開発され、無機材料と生物成分を組み合わせて過酸化水素を生産します。研究チームは、過酸化水素が消毒、漂白、美白など多くの環境で広く使用されており、製造業から家庭の薬箱に至るまで多岐にわたることを明らかにしました。
新材料の開発が過酸化水素の生産効率を大幅に向上させる
この混合材料は、ナノアーキテクトニクス（nanoarchitectonics）と呼ばれる技術を利用して開発されており、この技術は太陽光、空気、水を貴重な化学物質に変換することができます。報道によれば、ナノアーキテクトニクスはナノサイズの構成要素を使用して、材料を機能的な構造に組み合わせ、しばしば生物システムからインスピレーションを受けています。アルゴンヌ国立研究所のポスドク研究員である鄭鎬亨（Jinhyeong Jang）は、「ナノアーキテクトニクスは人工知能や量子情報科学と並んで、21世紀の最も重要な技術の一つです。私たちの研究は、これを利用して生物システムを調整し、機能的な目的を達成する方法を示しています。」と述べています。
研究者たちが開発した材料は、約200ナノメートルの厚さの層状ナノシートに基づいており、この厚さは人間の髪の毛の500倍に相当します。これらの層は、合成半導体材料である塩化ビスマスと、古細菌（archaebacteria）から得られる自然に存在する光吸収生物材料の紫色の膜を組み合わせた混合システムを形成します。この材料に光が当たると、紫色の膜は生物太陽光発電パネルのように光エネルギーを捕捉し、塩化ビスマス界面上のプロトンと電子の動きを駆動します。このプロセスは、半導体が空気と水中の酸素を過酸化水素に変換するのを助けます。
新技術の環境に優しい特性が工業応用の可能性を示す
報道によれば、この混合材料が生産する過酸化水素の量は、単独で半導体を使用した場合の5倍以上です。このシステムは、安価で豊富な材料のみを使用して動作し、アルゴンヌ国立研究所のナノ材料センター（Center for Nanoscale Materials, CNM）の科学者であるエレナ・ロズコワ（Elena Rozhkova）は、「私たちのシステムは環境条件下で動作し、安価で豊富な材料のみを使用します。もし私たちが工業的に同じ反応を行う必要がある場合、高エネルギー入力とより複雑な触媒システムが必要です。」と述べています。
私たちのアプローチは、精巧に設計されたナノ-生物界面が穏やかな条件下で化学反応を導く方法を示しています。」