星球 Nanomedicine : 世界是否需要一個全球人為光合作用項目?

由托馬斯 Fuance 教授

托馬斯 Faunce,澳大利亞研究會議遠期研究員教授法律醫學、生物和環境澳洲國立大學學院學院
對應的作者: Thomas.faunce@anu.edu.au

納米技術研究許多扣人心弦的範圍是聚合的在人為光合作用。 它持續我們的工廠的健康和人之間的連接數現在作為被命名 『星球醫學的一個生長域的部分』。 會解決重要全球能源、 (GAP)水和食物問題的 macroscience 全球人為光合作用項目是在星球 nanomedicine 的明確努力? 如果那樣,啟動或如何應該組織它?

星球醫學現在是醫療專業人員專門技術將全球健康和環境保護指向的問題的一個生長域,特別地包括氣候變化。1,2 湯姆 Faunce 教授的研究尋求擴展他的一個全球人為光合作用項目的 (GAP)想法作為星球 nanomedicine 定義的努力。 Faunce 教授存在了這些第一在歐洲科學基礎主辦的能承受的能源會議的納米技術在 2010年 7月在 Obergurgl,奧地利和在光合作用的第 15 國際國會在北京在 2010年 8月。

在哥本哈根氣候會議在 2009年 12月,世界的 "台獨",創建了哥本哈根協議。 此無約束力的政治協定認可了人口增長的重要影響和化石燃料主導的氣候變化以及需要設立一個綜合適應程序包括國際技術支持對於那些國家(地區) 最易損壞對其負面作用。1 第一次,散發國家(地區) 的所有少校比在工業化前的級別上的 2°C 讚成保留全球性變暖的目標較少。 哥本哈根協議特別是也包含關於 (包括哥本哈根綠色氣候資金) 設立結構的緩和的重要事業加速可再造能源技術開發和調用。3

聯合國千年發展目標特別地集中於能量儲備,生產的相關問題,并且轉換、農業生產力改進、水處理和補救和專家鼓勵納米技術系統地造成他們的成績。4 貧寒的這些重要生存問題將被惡化作為全球人口增長往 100億在 2050年之前,并且能源消耗從 13.5 上升 TW (2001) 到˜40.8 TW。 人為光合作用 (AP)介入納米技術研究扣人心弦的匯合對這樣問題的。 對 AP 的一個 『重要科學』途徑是否將表示在星球 nanomedicine 的定義的執行?

光合作用的有機體吸收從這個太陽光譜的多種地區的光子到 「天線」在細胞膜 thylakoids,工廠的綠葉素分子執行同樣在稱葉綠體的細胞內細胞器。 氧氣演變的複雜使用被吸收的光子的能源 (OEC)在叫作光合體系的蛋白質 II 氧化水 (HO2) 到2被發行給氣氛的氧氣 (o)。 從而被生產的電子在化學鍵被獲取由光合體系減少 NADP 的我 (煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸鹽) 在 ATP (三磷酸腺苷) 和 NADPH (氫的本質的表單的存貯的)。5 在 「暗反應」 ATP 和 NADPH 以及二氧化碳 (CO2) 用於卡爾文本雄循環做食物以碳水化合物的形式通過酵素 Rubisco。6

光合作用、我們的氧氣的最終來源,食物和礦物燃料,已經捕捉˜100 150,000 TW 太陽能 TW 進攻地球的。 Nanoscience 研究員有效地重新設計光合作用達到,例如,陽光低成本,局限化,轉換和壞的水到加熱和烹調的燃料。7 改進的 AP,如果適用公平地,能協助解決在邊緣土地的種植業,減少大氣 CO2 級別,降低在礦物燃料、食物和水缺乏的地緣政治和軍事緊張局勢和創建行業存貯的氫。8

相交與多個科學學科的納米技術預付款驅動 AP。 示例包括水使用光敏要素的氧化作用系統嫁接由核心殼 nanowires 對基因上設計的病毒。9,10

二維傅立葉變換電子分光學改進向顯示光合作用的電子路根本執行一個唯一數量計算,感覺同時建議許多的狀態提高的數量能量轉移的效率一個結構加點收穫功能的光由數量凝聚結構,11 半導體 nanoparticles 和碳 nanotubes mesoporous 薄膜染料敏感的12 太陽能電池收穫和執行產生的電的。13

是自動修復的和涉嫌在四周情況下運行在中立酸碱度用非純水的一個耗費小的 (非少見金屬) 水催化作用的系統被測試了。14 綜合蛋白質 (maquettes) 被創建允許測試工程原則對於人為光合體系和回應中心。15

許多競爭地被資助的納米技術集中的 AP 研究小組於許多發達國家已經存在。16 十二歐洲研究合作夥伴形成太陽H AP 網絡,支持由歐盟。 能源 (DOE)加州理工學院 (JCAP) 聯接中心美國部門導致的人為光合作用 (加利福尼亞理工學院) 和勞倫斯伯克利國家實驗室有 US$122m 在建立太陽燃料系統的 5 年期間。 而美國母鹿資助的幾個能源邊境 (NSF)研究中心集中於 AP,加利福尼亞理工學院和麻省理工學院有改進 $20 百萬國家科學基金會的授予光子獲取和催化劑效率。

空白項目必須解決多種組織,財務和知識產權挑戰。 人類染色體項目的 HGP 或許科學挑戰更加明晰定義。 與 HGP,空白項目工程可能在各種各樣的實驗室間被分配用不同的國家,而不是集中在像歐洲核研究組織的一個安排 (CERN) 或國際項目對融合能源 (ITER)。

CERN 的課程可能是有許多國家資助新的設備 (例如大強子碰撞) 對使用世界各地開張由獨立物理學家。 ITER 顯示同意的簽署人的福利共享科學數據,採購,財務,雇用職員。 與 CERN,哈勃空間望遠鏡 (資助由美國航空航天局與歐洲航天局合作) 允許所有合格的科學家提交研究提案,有的獲准申請人一年,在他們的數據前的觀察被發行給整個科學界以後。

行業介入 (作為設備或資源的輸出的供應商或者客戶) 在空白項目將是產生的一個主要爭論點在進入 HGP 的最後階段陳列的公共和專用權之間的緊張局勢。 從的 SEMATECH (半導體製造技術) 非盈利財團的課程,可能是,當大規模國家資助和行業合作夥伴為最初的動力時是必要的,全球影響要求行業和部門包括從多個國家的到純研究和製造輔助。

革命太陽 Photoconversion (CRSP) 中心介入從二個不同來源的公共資助 (美國母鹿和 NSF) 與多國公司成員 (包括杜邦、通用汽車公司、 Konarka、洛克希德馬丁,銳利和豐田)。 與國際可再造能源組織的協調這樣國際可再造能源署 (IRENA)和世界理事會可再造能源 (WCRE) 和 EUROSOLAR,非盈利歐洲關聯的可再造能源對空白項目管理穩定性和可信度將是重要。

空白項目的潛在的統治設計可能由光合作用研究介入從這個現狀的逐漸演變或者有效的促銷和協調 (ISPR) 國際社團與最大的國民 AP 項目的領導先鋒合作。 開放存取設計也許發現資助規律要求公共福利准許,技術轉讓、道德和社會涵義研究以及迅速和自由存取對數據。

一個官民合夥企業設計也許介入對非排除性的許可證的成員的存取在知識產權與 CRSP。 強調國際法的統治結構也許保護光合作用免受故障或在聯合國條約內選件類的額外的專利介入與保護公用遺產人類 (例如月亮、外層空間、深海河床,世界自然遺產站點) 與負債鋪開 AP 技術公平地。

獲取,轉換和存儲安全,碳中立,能承受的能源從其最豐富的來源,這個星期日可能是面對人類的這個最重要的科學和技術挑戰在 21 世紀。 一個多重學科的空白項目能是在星球 nanomedicine 的明確執行。


參考

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  2. Schwartz BS,帕克 C,玻璃 TA,虎隊 H : 全球環境更改: 提供保健服務者能和環境衛生社區對此現在執行什麼? 包圍健康 Perspect 114 (12), 1807-12 (2006)。
  3. 聯合國。 在氣候變化的框架協定。 草稿決定 - 當事人第十五會議哥本哈根, 12月 7-18 的 /CP.15 會議 2009 FCCC/CP/2009/L.7 2009年 12月 18日
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版權 AZoNano.com,托馬斯 Faunce (澳洲國立大學) 教授

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

Last Update: 14. June 2013 03:58

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