|
在太阳系八大行星中，火星的尺度是介于地球与月亮之间，火星的表面积为1.44亿平方千米，约为地球直径的53%，火星的质量仅为地球的1/10。 火星也和地球相同，自西向东的自转，因此在火星也会看到群星东升西落。火星自转一周历时需24小时30分钟，所以火星比地球只多了半个小时。不但时刻相同，火星上的时节也和地球相同。当然，由于火星年比地球年长，所以火星上每个时节的时刻几乎要比地球上的每个时节长一倍。
火星也和地球气候很像依据气候状况的差异，整个地球刻划分为“五带”：热带、北温带、南温带、北寒带和南温带。火星亦可分为相同的“五带”。 所以，跟着人们关于火星的不断了解，人们便诞生了移民火星的想法，为了完成这个方针，无数的科学家前赴后继。其中就包含杨培东。 许多人并不了解杨培东，杨培东是诺贝尔奖的抢手陪跑人选，2014年，作为汤森路透集团猜测的抢手人选——杨培东与当年的诺贝尔化学奖擦肩而过！
汤森路透集团掌握着全世界最大的科研数据库之一 Web of Science ，这一数据库可以调用 1898 年至今的近 260 万份论文数据，数据库中最丰富的是生理医学、物理、化学与经济这四大领域，和诺贝尔奖项分类有着天然符合之处。所以从 25 年前开端，汤森路透集团就一向会对每年的诺奖人选进行猜测，并且准确率很高。
杨培东曾当选当今全球最为尖端的十大化学家之一，当今排名第一的资料科学家，杨培东在半导体纳米线、原子拼装方面具有开创性研讨，并有望应用于一系列高技能设备，如微型发光二极管、激光器，到晶体管、计算机电路、太阳能电池板以及生物传感器等领域。比如杨培东团队在只及人类头发丝千分之一的纳米导线上制造出了世界上最小的激光器——纳米激光器，这一发明将有或许用于未来的光子计算机。他还创建了上海科技大学物质科学与技能学院。
杨培东最伟大的成就之一便是人工光合效果，而他想要把这项技能运用到人类火星移民方案。 光合效果，通常是指绿色植物（包含藻类）吸收光能，把二氧化碳和水组成富能有机物，一起开释氧气的进程。其主要包含光反响、暗反响两个阶段， 涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反响步骤，对完成自然界的能量转化、维持大气的碳-氧平衡具有重要含义。
光合效果是整个生物圈的物质根底和能量根底，生物圈是生物与环境构成的一个统一的全体，是最大的生态系统，它包含了地球上一切的生物及其生存的悉数环境，人类也是光合效果的一环。换句话说,没有光合效果就没有人类的生存和发展。 1771年，英国牧师、化学家普利斯特利进行密闭钟罩试验。他发现有植物存在的密闭钟罩内蜡烛不会熄灭，老鼠也不会窒息死亡。所以在1776年，他提出植物可以“净化”空气。可是他不能屡次重复他的试验，即标明植物并不总是可以使空气“净化”。
荷兰医生英根豪茨在普利斯特利研讨的根底上进行了屡次试验，发现普利斯特利试验不能屡次重复的原因是他忽略了光的效果，植物只需在光下才干“净化”空气。这是真实第一次人类知道光合效果，咱们一般把1771年定为光合效果的发现年。 而跟着对光合效果的知道以及运用逐渐加深，科学家就开端考虑能不能能不能人工模拟光合效果。上个世纪 70 年代，科学家开端尝试经过人工模拟光合效果贮存太阳能，而到了 90 年代，科学家的人工模拟光合效果就开端尝试光敏色素、电子给体和受体共价键结合的系统。 吸收红光-远红光可逆转化的光受体（色素蛋白质），称之为光敏色素。广泛存在于绿色植物之中，而共价键的效果则是替代生物蛋白。
到现在为止，咱们指的人工光合效果技能是指研讨人员效法自然界的光合效果，运用纳米巨细的光感应资料将光能转化成电能，由此产生氧化复原酶反响。简而言之，这是一种运用光能生成精密化学物质的技能。人工光合效果其实也是一个化学反响式，二氧化碳+水+太阳能变成氧气+化学燃料。这是纳米资料在动力方面的重要应用。 而杨培东在“人工光合效果”上完成了跨年代的打破，可以说将彻底改变现在动力存在情况。 杨培东团队构建了一套由纳米线和细菌组成的共同系统。该系统可捕捉到到尚未进入空气中的二氧化碳。这一进程仿照自然界的光合效果。在自然界中，植物运用太阳能将二氧化碳和水转化成碳水化合物。不过，人工光合效果效果的想法则将二氧化碳和水转化为醋酸酯（acetate），后者是今日许多生物组成反响的根底。
杨培东的论文 该技能的要害之一S. ovate细菌，S. ovate是一种将CO2复原成醋酸乙烯的有效催化剂，醋酸乙烯是一种广泛应用于各种化学品出产的中间体。而醋酸能用于出产各种化工品，包含可与汽油相媲美的燃料——丁醇。 也便是说，杨培东的这套人工光合效果的共同系统，可以把二氧化碳经过化学反响变成各式各样的化学品，像汽油、高分子、制药、燃料、肥料、商用化学品等。
CdS-细菌光合效果原理示意图 整个进程当顶用的动力是太阳能，整个人工光合效果所做的系统便是一步到位，太阳能贮存到化学键傍边，并且只需动力转化功率到位就可以产生源源不断的动力、产品供应给人类运用。 提到这儿，你应该理解了杨培东的这项成果具有多么严重的含义。 人工光合效果系统成功的要害在于光俘获功率与纳米线/细菌杂化技能产生的催化活性相分离。在近似自然阳光照射200小时的环境下，杨培东团队完成的太阳能转化率为0.38%，这与自然界（光合效果）叶子的转化率相同。
由醋酸乙烯产生的方针化工产品的量也被测定：26%丁醇（与汽油相当的燃料）、25%的青蒿素前体紫穗槐二烯（抗疟疾药物青蒿素的前体）、52%的可再生生物降解塑料PHB。 可是杨培东并不满足，杨培东以为绿色植物的能量转化功率十分低，人工光合效果要学习大自然，但功率方面要进行提升，这样才干成为将来可用的可再生动力。 进步人工光合效果的功率需求找到适合的催化剂，在第一代人工光合效果系统当顶用的生物催化剂在稳定性方面还存在一些问题。
催化剂不抱负，杨培东决定运用涉及到纳米资料的全组成无机催化剂，进步人工光合效果的功率和稳定性。 经过做铜的纳米科技做二氧化碳的复原，催化的机理方面完全是无机系统，运用太阳能，用半导体纳米导线做光吸收，用金属的纳米粒子做催化，人工用全组成的催化剂来完成。 杨培东估计从太阳能到化学能转化也可以到达3%-4%，将比大自然的转化率为0.38%高出整整十倍，这个进程傍边，二氧化碳可以变成乙烯、乙醇或者是丙烯，这样一个进程。整个二氧化碳复原了，把它贮存到化学键傍边。
现在杨培东的人工光合效果系统现已完成以一种经济上划算的方法可以使转化功率到达10%，现在在“生物催化剂”和“固态催化剂”两个方面一起进行进一步研讨，以处理稳定性的问题。然后将其完成商业化。 在杨培东的构想里将来加油站可以用人工光合效果直接从二氧化碳转化成汽油，用的便是太阳能。而杨培东最大的方案，便是经过人工光合效果完成人类移民火星方案，将火星变成人类的后花园。 由于火星96%都是二氧化碳，并不合适人类寓居，只需经过把火星改形成适合人类寓居的环境才干适合人类寓居。而人工光合效果是最好的方法。 火星96%都是二氧化碳，所以火星上面做的人工光合效果比地球上面做简单的多，由于大部分的大气都是二氧化碳，这样就可以经过人工光合效果去完成绿植的栽培，而人工光合效果的二氧化碳也可以出产燃料、化学品，
生成硅纳米线的芯片 并且火星除掉二氧化碳之外剩下的都是氮气。氮气固定下来可以做肥料。假如整个人工光合效果系统应用到二氧化碳跟氮气固定下来的话，处理了化学品问题，也处理了动力问题，也处理了将来要用肥料在外太空种植，这就变成了一个可循环的进程。
杨培东仅有担心的问题是水，现在研讨发现火星在极地处有水，这至少处理了杨培东的顾忌。 现在杨培东现已和美国宇航局合作，尝试把火星上面的二氧化碳跟氮气转化为人类所需求的化学品跟动力。
30年以后，人类要登陆到火星上面去，要处理太空船问题，要处理人类需求的动力、化学品、肥料问题，各式各样的工作，杨培东以为人工光合效果一定会起到效果。 未来已来，杨培东的疯狂方案还在继续，在接下来的十几年后，杨培东的人工光合效果技能将会开端应用于咱们的现实生活，火星成为咱们的后花园也会在不久的将来完成，咱们在见证年代。
有个思想家叫爱默生，他说了这么一句话：不要去走他人走过的老路，要在还没有路的当地给他人趟出一条道来。所以其时咱们做的这一件工作，便是给他人趟出了一条道，这儿头便是一个原创精神。假如咱们把整个科研进程看成是零到一百的进程，那么这个从无到有，从零到一的进程是十分重要的。从零到一，这是个原创进程，也是一个产生新的常识的进程，也便是说这个进程许多东西是要进讲义的。然后接下来便是譬如说从一到九十九的进程，是一个不断优化的进程。九十九到一百，另外一个十分要害的进程，这个阶段是你真实有了看得见、摸得着的产品，工业化了，可以应用到各式各样的当地去了，这就转化成出产力了。 ——杨培东
|
|
|
