受廣袤無(wú)際森林的啟發(fā)，美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校的工程師把肉眼不可見的納米線構(gòu)建成納米“樹”，進(jìn)而形成納米“森林”來(lái)捕獲太陽(yáng)能，然后利用太陽(yáng)能這種清潔能源來(lái)生產(chǎn)氫燃料。相關(guān)論文發(fā)表在《納米尺度》雜志上。

      氫燃料在燃燒時(shí)不排放有害氣體，可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳的零排放，一直被視為汽車動(dòng)力的終極清潔能源。但目前氫燃料的生產(chǎn)過程卻并不清潔，無(wú)論是從合烴的化石燃料中制氫，還是從電解水制氫，都離不開煤、石油或天然氣等化石燃料。

      樹能夠最大限度地捕獲太陽(yáng)能的關(guān)鍵是它的垂直生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)及其枝繁葉茂的形態(tài)。從空中看地球，平靜的海面波光粼粼光輝明亮，而森林則郁郁蔥蔥深邃幽暗，這是因?yàn)榇怪苯Y(jié)構(gòu)能夠吸收太陽(yáng)能，而平面結(jié)構(gòu)則反射太陽(yáng)能。

      加州大學(xué)圣地亞哥分校的工程師利用自然界非常豐富的硅和氧化鋅制成納米線，在三維納米線陣列中模仿森林生長(zhǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)，并利用光電化學(xué)過程來(lái)分解水，水的分解過程可以產(chǎn)生氫氣和氧氣，提取氫氣后可作為燃料。由于在這個(gè)過程中使用的是清潔能源，因此不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體，是一種以清潔能源來(lái)生產(chǎn)清潔燃料的新方式。

      實(shí)驗(yàn)中，研究人員將納米“樹”電極浸沒在水中，然后利用模擬的太陽(yáng)光進(jìn)行照射，并測(cè)量電量的輸出。結(jié)果表明，這種垂直分支結(jié)構(gòu)不僅能夠捕獲大量太陽(yáng)能，同時(shí)也能最大限度地提高氫氣產(chǎn)量。因?yàn)樵谄矫娼Y(jié)構(gòu)，氣泡必須很大才能浮出水面，而納米樹結(jié)構(gòu)可以很快地提取非常小的氫氣泡。研究人員表示，這種垂直分支結(jié)構(gòu)可以為化學(xué)反應(yīng)提供比平面結(jié)構(gòu)高40萬(wàn)倍的表面積。

      研究人員還有更為遠(yuǎn)大的目標(biāo)，他們的眼睛盯在了人工光合作用。在自然界的光合作用中，植物不僅吸收陽(yáng)光，還吸收二氧化碳和水，產(chǎn)生碳水化合物供其自身生長(zhǎng)。研究人員希望未來(lái)能夠模仿這一過程，利用納米“森林”來(lái)吸收大氣中的二氧化碳。