MN НЕГІЗІНДЕ ӨТПЕЛІ МЕТАЛДАР КАТАЛИЗАТОРЛАРЫНДАҒЫ ФОТОАКТИВАЦИЯНЫҢ БАСТАПҚЫ КЕЗЕНІҢ ЗЕРТТЕУ
DOI:
https://doi.org/10.32014/2023.2518-1483.225Ключевые слова:
фотосинтез, ФС II, фотоактивация, комплексы переходных металлов, водо-окисляющий комплекс, теория функционала плотности, вычислительная химия, синтетический катализатор.Аннотация
Процесс фотосинтеза является важным источником энергии, эффективно преобразовывающим солнечный свет в химическую энергию на протяжении более 2,5 миллиардов лет. Наиболее значимым процессом фотосинтеза является каталитическая реакция расщепления воды в ФС II, осуществляемая в процессе окисления и депротонирования Mn4CaO5 комплекса по пяти S0–S4 ступеням так называемого цикла Кока–Жолио. В настоящей работе мы планируем детально исследовать процесс формирования оксомостиков между ионами Mn с лигандами ацетата, являющегося моделью натурального Mn катализатора. Выбранная исследовательская стратегия и подходы к изучению свойств и электронной структуры Mn катализаторов обусловлены наличием рентгенокристаллографических данных высокого разрешения апо-ФС II и отсутствием данных о протонах в системе и механизме переноса электронов, связанных с протонами для формирования оксомостиков между ионами металлов как начальном этапе процесса фотоактивации. Кроме того, теоретическое исследование апо-ФС II и моделей Mn катализаторов методами вычислительной химии поможет рационализировать и объяснить противоречивые результаты экспериментальных исследований и внесет ясность в понимание механизма фотоактивации.
Фотоэлектрохимические устройства искусственного фотосинтеза, имитирующие биологические системы, являются большой технологической задачей 21го века в качестве наиболее подходящего решения проблемы энергоресурсов. Поскольку механизм самосборки катализатора окисления воды имеет решающее значение для его долгосрочной стабильности и каталитических характеристик, выяснение таких процессов будет в значительной степени способствовать практической реализации устройств искусственного фотосинтеза. В конечном итоге подобные технологии позволят хранить солнечную энергию экологически безопасным способом.
