Nanomedicine Planétaire : Le Monde A-t-il Besoin d'un Projet Artificiel Global de Photosynthèse ?

par Professeur Thomas Fuance

Professeur Thomas Faunce, Camarade Australien de Contrat À Terme de Conseil " Recherche ". Université de Loi et Université de Médicament, de Biologie et de l'Environnement, Université Nationale Australienne
Auteur Correspondant : Thomas.faunce@anu.edu.au

Beaucoup de domaines passionnants de la recherche en matière de nanotechnologie convergent sur la photosynthèse artificielle. La connexion entre la santé de notre centrale et les êtres humains qu'elle supporte est maintenant une partie d'une zone croissante nommée « médicament planétaire. » un Projet Artificiel Global de Photosynthèse (GAP) de macroscience abordant des problèmes globaux critiques d'énergie, de l'eau et de nourriture pour être un effort définitif dans le nanomedicine planétaire ? Si Oui, comment devrait-il être initié ou dispensé ?

Le médicament Planétaire est maintenant une zone croissante dans laquelle les compétences des professionnels médicaux ont dedans orienté sur des délivrances de la santé globale et de la protection de l'environnement, en particulier comprenant le changement climatique.1,2 La recherche de Professeur Tom Faunce recherche à augmenter sur ses idées pour un Projet Artificiel Global (GAP) de Photosynthèse comme effort de définition de nanomedicine planétaire. Professeur Faunce a présenté ces premiers à la Nanotechnologie pour la Conférence Viable d'Énergie parrainée par la Fondation Européenne de la Science en juillet 2010 chez Obergurgl, Autriche et au 15ème Congrès International de la Photosynthèse dans Pékin en août 2010.

À la Conférence du Climat de Copenhague en décembre 2009, les états nation du monde, ont produit l'Entente de Copenhague. Cette convention politique non contraignante a identifié les incidences critiques de la croissance démographique et du changement climatique essence essence fossile ainsi que le besoin de déterminer un programme complet d'adaptation comprenant le support international de ces pays les plus vulnérables à ses effets inverses.1 Pour la première fois, tout le commandant émettant des pays était d'accord sur un objectif de maintenir le réchauffement global moins que 2°C au-dessus des niveaux préindustriels. L'Entente de Copenhague contient également des obligations importantes au sujet de l'atténuation (Fonds y compris du Climat de Vert de Copenhague) en particulier déterminant un mécanisme pour accélérer le développement et le transfert de technologie énergétique renouvelables.3

Les Objectifs de Développement de Millénaire des Nations Unies sont en particulier concentrés sur des questions connexes de stockage de l'énergie, production et la conversion, l'amélioration de la productivité des instruments aratoires, le traitement des eaux et la remédiation et les experts ont encouragé la nanotechnologie à contribuer systématiquement à leur accomplissement.4 Ces délivrances critiques de survie pour les pauvres seront aggravées en tant que population globale se développe vers 10 milliards d'ici 2050 et augmentations de consommation d'énergie de TW 13,5 (2001) à ˜40.8 TW. La photosynthèse Artificielle (AP) concerne une convergence passionnante de la recherche en matière de nanotechnologie sur de tels problèmes. Est-ce qu'élan de la « grande science » à AP représenterait un exercice de définition dans le nanomedicine planétaire ?

Les organismes Photosynthétiques absorbent des photons des régions variées du spectre solaire dans des molécules de chlorophylle de « antenne » dans des thylakoids de membrane cellulaire, centrales font la même chose en chloroplastes appelés d'organelles intracellulaires. L'énergie des photons absorbés est employée par le composé oxygène-en évolution (OEC) dans une protéine connue sous le nom de photosystème II pour oxyder l'eau (HO2) à l'oxygène (o)2 qui est relâché à l'ambiance. Les électrons produits de ce fait sont capturés dans les liaisons chimiques par le photosystème I pour réduire NADP (phosphate de dinucléotide de l'adénine nicotinamide) pour la mémoire dans ATP (adénosine triphosphate) et NADPH (la forme de la nature de l'hydrogène).5 Dans « la réaction sombre » ATP et NADPH ainsi que le dioxyde de carbone (CO2) sont utilisés dans le cycle de Calvin-Benson pour effectuer la nourriture sous forme d'hydrate de carbone par l'intermédiaire de l'enzyme Rubisco.6

La Photosynthèse, la source éventuelle de notre oxygène, la nourriture et les combustibles fossiles, enferme déjà ˜100 TW de l'énergie solaire de 150.000 TW frappant la terre. Les chercheurs de Nanoscience remodèlent activement la photosynthèse pour réaliser, par exemple, le coût bas, localisé, la conversion de la lumière solaire et l'eau modifiée dans l'essence pour chauffer et faire cuire.7 AP Amélioré, si appliqué équitablement, a pu aider la production végétale sur les cordons marginaux, réduire les niveaux atmosphériques2 de CO, abaisser des tensions géopolitiques et militaires au-dessus de manque de combustible fossile, de nourriture et d'eau et produire l'hydrogène pour la mémoire industrielle.8

AP est piloté par des avances de nanotechnologie intersectant avec des domaines scientifiques multiples. Les Exemples comprennent des systèmes d'oxydation de l'eau employant les composants photosensibles greffés par des nanowires de noyau-SHELL à un virus génétiquement conçu.9,10

l'amélioration électronique de spectroscopie de Transformée de Fourier bidimensionnelle a prouvé que les voies photosynthétiques d'électron exécutent essentiellement un calcul unique de tranche de temps, sentant beaucoup de conditions suggérant simultanément un mécanisme pour augmenter l'efficience du transfert d'énergie de la tranche de temps a pointillé la lumière moissonnant des capacités par des mécanismes de cohérence de tranche de temps, 11 piles solaires teinture-sensibles de film mince mesoporous des nanoparticles de semi-conducteur12 et des nanotubes de carbone moissonnant et conduisant l'électricité résultante.13

On a testé un système catalytique (non de l'eau peu coûteuse de rare-métal) qui est à réparation automatique et fonctionne prétendument aux conditions ambiantes au pH neutre avec de l'eau non-pur.14 Des Protéines de synthèse (maquettes) ont été produites pour permettre déterminer des principes de bureau d'études des photosystèmes artificiels et des centres de réaction.15

Les équipes de recherche nanotechnologie-orientées compétitif financées Nombreuses d'AP existent déjà dans beaucoup de pays développés.16 De les associés de recherches douzaine Européens forment le réseau Solaire-h d'AP, supporté par l'Union Européenne. Le Service des USA du Centre (DOE) d'Articulation d'Énergie pour la Photosynthèse Artificielle (JCAP) aboutie par l'Institut de Technologie de la Californie (Caltech) et le Laboratoire National de Lawrence Berkeley a US$122m sur 5 ans pour établir un système d'essence solaire. Caltech et Massachusetts Institute of Technology ont une concession du National Science Foundation $20 (NSF) millions pour améliorer l'efficience de capture et de catalyseur de photon, alors que plusieurs Centres de Recherche de Frontière d'Énergie financés par la DAINE des USA sont concentrés sur AP.

Un Projet d'ÉCARTEMENT doit surmonter des défis variés structurels, financiers et de propriété intellectuelle. Le défi scientifique pour le Projet Génome Humain HGP était peut-être plus bien défini. Comme avec le HGP, le travail de Projet d'ÉCARTEMENT est susceptible d'être distribué en travers d'un grand choix de laboratoires dans différents pays, plutôt qu'étant orienté dans une place comme l'Organisme Européen pour la Recherche Nucléaire (CERN) ou le projet international sur l'énergie de fusion (ITER).

La leçon du CERN peut être d'avoir beaucoup de pays financer le matériel neuf (tel que le Grand Collider de Hadron) s'ouvrent à l'utilisation par les physiciens financés par indépendant de partout dans le monde. L'ITER met en valeur les avantages des signataires décidant de partager des données scientifiques, acquisitions, financement, fournissant de personnel. Comme avec le CERN, le Télescope Spatial Hubble (financé par la NASA en collaboration avec l'Agence Spatiale Européenne) permet à n'importe quel scientifique qualifié de soumettre une proposition de recherche, candidats admis ayant une année après l'observation avant leurs données est relâchée en communauté scientifique entière.

La participation d'Industrie (comme fournisseurs de matériel ou de moyens ou abonnées des sorties) dans un projet d'ÉCARTEMENT sera un problème majeur donné les tensions entre les droites publiques et privées montrées dans les phases finales du HGP. Les Leçons du consortium à but non lucratif de SEMATECH (Technologie manufacturière De Semi-conducteur), peuvent être qui tandis que le financement et les partenaires de l'entreprise nationaux de large échelle sont nécessaires pour l'élan initial, incidence globale exige l'inclusion de l'industrie des pays multiples et de la division dans des filiales pures de recherches et de fabrication.

Le Centre pour Photoconversion (CRSP) Solaire Révolutionnaire concerne le financement public de deux sources indépendantes (DAINE des USA et NSF) des membres de l'entreprise multinationaux (Dupont y compris, General Motors, Konarka, Lockheed Martin, Dièse et Toyota). La Coordination avec des organismes internationaux d'énergie renouvelable tels l'Agence Internationale d'Énergie Renouvelable (IRENA) et le Conseil Mondial pour l'Énergie Renouvelable (WCRE) et EUROSOLAR, l'Association Européenne à but non lucratif pour l'Énergie Renouvelable sera importante pour la stabilité et la crédibilité de réglementation de Projet d'ÉCARTEMENT.

Les modèles Potentiels de gouvernement pour un Projet d'ÉCARTEMENT pourraient concerner l'évolution graduelle du statu quo, ou la promotion et la coordination actives par la Société Internationale de la Recherche de Photosynthèse (ISPR) en collaboration avec des amorces des plus grands projets du ressortissant AP. Un modèle d'ouvert-accès pourrait voir des règles du financement exiger la qualification publique d'intérêt, le transfert de technologie, la recherche éthique et sociale d'implications ainsi que le rapid et l'accès gratuit aux données.

Un modèle entre le secteur public et le secteur privé de partenariat pourrait comporter l'accès des membres aux plaques d'immatriculation non-exclusives au-dessus de la propriété intellectuelle comme de CRSP. Une structure de gouvernement mettant l'accent sur le droit international pourrait protéger la photosynthèse contre les dégâts ou les brevets excessifs dans la classe des traités des Nations Unies concernés de protéger l'héritage commun de l'humanité (par exemple lune, espace extra-atmosphérique, fond marin profond, sites d'héritage naturel du monde) avec des obligations de dérouler la technologie d'AP équitablement.

Capturer, convertir et enregistrer sécurisé, énergie carbone-neutre et viable de sa source plus abondante, le soleil peuvent être le défi scientifique et technique le plus important faisant face à l'humanité au 21ème siècle. Un Projet multidisciplinaire d'ÉCARTEMENT a pu être un exercice définitif dans le nanomedicine planétaire.


Références

  1. McMichael T : Science de biosphère, de santé et la de « aptitude à soutenir des opérations prolongées » 297(5584), 1093 (2002).
  2. SB de Schwartz, Parker C, VENTRES En Verre, HU H : Modification environnementale Globale : que les fournisseurs de soins de santé et la communauté de santé environnementale peuvent-ils faire à son sujet maintenant ? Entourez la Santé Perspect 114 (12), 1807-12 (2006).
  3. Les Nations Unies. Convention-cadre sur le Changement Climatique. Projet de Décision - CONFÉRENCE /CP.15 De la séance Copenhague, 7-18 décembre 2009 FCCC/CP/2009/L.7 d'USAGERS Quinzième le 18 décembre 2009
  4. Salamanque-Buentello F, Persad DL, Cour EB, Martin DA, Daar AS et autres : Nanotechnologie et le Monde En Voie De Développement. PloS Med. 2, e97 (2005).
  5. Blankenship AU SUJET DE : Mécanismes Moléculaires de la Photosynthèse. Blackwell Science, Oxford/Malden, (2002).
  6. Rafale D et Moore MERCI : Imitation de la photosynthèse. La Science 244, 35-41 (1989).
  7. Hurst JK : À la poursuite des catalyseurs d'oxydation de l'eau pour l'oxydation solaire d'essence. La Science 328, 315-316 (2010).
  8. Rythme R : « Un Modèle Artificiel Intégré de Photosynthèse » dans Collings A et Critchley C. Artificial Photosynthesis : de la biologie de base à l'application industrielle. Wiley-VCH Verlag. Weinheim. 13-34 (2005).
  9. Nam YS, Magyar AP, Lee D, Kim JW, YUN DS, Parc H, SOLIDES TOTAUX de Pollom, Weitz DANEMARK, Belcher AM : Nanostructures photocatalytic Biologiquement templated pour l'oxydation lumière lumière supportée de l'eau. Nanotechnologie de Nature. 5(5), 340-4 (2010).
  10. Nam YS, Shin T, Parc H, Magyar AP, Choi K, Fantner G, KA du Nelson, assemblage de Virus-templated de Belcher AM des porphyrines dans des nanoantennae de lumière-moisson. Tourillon de la Société Chimique Américaine. 132(5), 1462-3 (2010)
  11. Le GS d'Engel, Calhoun TR, A Affiché EL et autres : Preuve pour le transfert d'énergie onduleux par la cohérence de tranche de temps en Nature de systèmes photosynthétiques. 446, 782-786 (2007).
  12. Kalyanasundaram K. et Graëtzel M : Photosynthèse Artificielle : élans biomimetic à la conversion et à la mémoire à énergie solaire Curr. Op. Biotechnologie. 21, 298-310 (2010).
  13. Sgobba V et Guldi DM : Propriétés de Carbone et demande nanotube-électroniques/électrochimiques de nanoelectronics et de photonics Chem. Soc. Rév. 38, 165-184 (2009).
  14. Kanan MW et DG de Nocera : Formation In situ d'un catalyseur oxygène-en évolution dans le phosphate contenant de l'eau neutre et la Science2 321, 1072-1075 de Cie. (2008).
  15. Koder et autres : « Design et bureau d'études Nature2 d'O de transport de protéine ». 458, 305-309 (2009).
  16. Sanderson K : Le déroutement de photon. Nature 452 : 400-4002 (2008)

Droit d'auteur AZoNano.com, Professeur Thomas Faunce (Université Nationale Australienne)

Date Added: Dec 1, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 04:06

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