助推火星移民计划，杨培东的“人工光合作用”

如果人类在未来进行“星际移民”，那么火星毫无疑问将是第一目标。硅谷“钢铁侠”埃隆·马斯克就一直有着“殖民火星”的目标，并计划在火星上建立一座可自我维持的城市。

但人类生活所需的各种物资，从氧气、燃料到食品、药物，全部依靠火箭从地球运输并不现实；即便 SpaceX 的火箭运载能力在不断提高。不过，加州大学伯克利分校的杨培东教授有一项更为长远又简单易行的计划，或将帮助“火星移民计划”早日实现。

在过去近十年的时间里，杨培东实验室的科研人员一直在研究一个将微生物与非生物材料相结合的“循环系统”。该系统可以通过吸收太阳能，将二氧化碳和水转化为有机分子的基本成分——这也被人们称之为“人工光合作用”。在 2015 年，杨培东实验室成功研发出第一代“人工光合作用”系统，而就在近日，他们推出了更为优秀的“2.0 版本”。

根据杨培东的介绍，该系统中硅纳米线在本质上类似天线——它们像太阳能电池板一样捕获太阳光子。随后这些硅纳米线会产生电子，并将其提供给附着的微生物。最后，微生物吸收二氧化碳，进行化学反应，并产出乙酸盐。

关于该研究的论文发表在 3 月 31 日的Joule杂志上，杨培东的“人工光合作用系统 2.0 版”创造了一个新的转化效率纪录：在长达一周的时间里，实现高达 3.6% 的吸收太阳能转化效率，完成由太阳能到化学能的转换，并最终以乙酸盐的形式储存起来。此外，还能产生出氧气。

DeepTech 为此专门采访了杨培东教授，以进一步了解该研究背后的故事，以及他的未来计划等。

图 | “人工光合作用系统 2.0 版”：从空气中捕获二氧化碳并将其转化为实用的有机物的装置；左侧是装有微生物与纳米线内结合系统的空间，这里会将二氧化碳转化为乙酸盐，右侧则是产生氧气的空间（来源：杨培东/UC Berkeley）

如大自然一般的“动态循环系统”

“火星大气的 96% 都是二氧化碳。”杨培东说，“而我们的系统通过硅半导体纳米线来吸收太阳能，并将其传递给纳米线上的微生物来进行化学反应。”

对于太空任务来说，人们需要考虑有效载荷的重量问题，而生物系统的优势则在于“它们可以自我复制”。这样人们就不必依靠火箭来发射更多的东西，因此这也正是该“生物/非生物结合系统”吸引人的优势所在。即便不考虑星际移民，它在地球上也可以帮助解决能源短缺及二氧化碳排放导致的全球变暖等问题。

“除了阳光之外，我们的人工光合作用系统只需要另一种