Sản xuất hydro một cách dễ dàng và rẻ tiền là giấc mơ về một nguồn năng lượng sạch, có thể phục hồi. Vi khuẩn đã làm được điều này hàng tỉ năm, và bây giờ các nhà hóa học tại Đại Học California, Davis, và Đại Học Stanford đã biết được làm thế nào chúng có thể làm vậy, và có lẽ sẽ mở ra những cánh cửa để bắt chước chúng.

Một nghiên cứu được đăng tải trên tạp chí Science ngày 25/10/2013 mô tả bước chủ chốt trong việc gắn kết chất xúc tác tạo ra hydro.

“Thật hấp dẫn khi vi khuẩn có thể làm được điều này,” David Britt, giáo sư hóa học trường Đại Học Carlifornia, Davis phát biểu trên bài báo. “ Chúng tôi muốn biết làm thế nào tạo hóa tạo ra những chất xúc tác này – theo quan điểm của một nhà hóa học, những chất này là những thứ gì đó rất lạ”.

Các chất xúc tác của vi khuẩn dựa trên sự sắp xếp một cách chính xác của nhóm các nguyên tử sắt và lưu huỳnh, cùng một nhóm kề bên là cayanide và carbon monoxide (CN và CO). Những phân tử này rất độc trừ khi chúng được điều khiển một cách chuẩn xác, Britt nhấn mạnh.

Các nhóm CO và CN được biết là từ amino acid tyrosine, Britt cho biết. Joh Kuchenreuther, một nghiên cứu sinh tại phòng thí nghiệm của Britt, đã sử dụng một kỹ thuật gọi là Cộng Hưởng Thuận Từ để nghiên cứu cấu trúc của các bước trung gian trong quá trình tạo ra hydro.

Họ đã khám phá một chuỗi các phản ứng hóa học cần có một loại enzyme hoạt động rất mạnh gọi là “enzyme chứa một gốc SAM”. Tyrosine được gắn vào một nhóm 4 nguyên tử sắt và 4 nguyên tử lưu huỳnh, sau đó bị cắt lỏng và chỉ để lại phức CN-CO.

“Mọi người thường nghĩa các gốc hóa học này nguy hiểm, nhưng enzyme này quyết định đặc tính hóa học của chúng, một mặt nó tạo ra phức CO-CN vốn dĩ bình thường đã độc, một mặt là tham gia các con đường xúc tác an toàn và hữu hiệu”, Britt cho biết.

Kuchenreuther, Britt và đồng cũng sử dụng một kỹ thuật khác, kỹ thuật Chuyển Đổi Hồng Ngoại Fourier để nghiên cứu làm thế nào phức CN-CO được tạo thành. Nghiên cứu sẽ được công bố riêng trong tương lai.

“Hợp lại các kết quả này sẽ cho biết làm thế nào để tạo ra enzyme chứa 2 nhóm hóa học CN-CO. Đây là một hướng đi mới, độc nhất”.

Phòng thí nghiệm của Britt chứa Trung Tâm Cộng Hưởng Thuận Từ, đây là trung tâm lớn nhất ở bờ biển phía tây.

Các tác giả khác của bài báo: Các nghiên cứu sinh William Myers và Troy Stich, nhà khoa học Simon George và sinh viên tốt nghiệp Yaser NejatyJahromy  – tại Đại Học California, Davis cùng giáo sư kỹ thuật hóa học và sinh học James Swartz tại Đại Học Stanford. Nghiên cứu được tài trợ bởi khoản trợ cấp của Bộ Năng Lương Mỹ.

Hình ảnh trên thể hiện cấu trúc enzyme: Gồm nhóm các nguyên tử Fe (nâu) và S (vàng), với nhóm kề bên CO (xám/đỏ) và CN (xám/ xanh)

Theo Newsbiotech.