PSI/BiVO₄ 하이브리드 Z-스킴 소자

EDC/sulfo-NHS 아마이드 결합을 통해 공유 결합으로 연결된 완전 고체 상태의 PtPSI/mt-BiVO₄ 하이브리드 Z-스킴 (PSI 루멘 측 Lys 잔기와 카복실화된 금속 사이의 결합). 희생 환원제 없이 순수한 물에서 가시광선 조사를 통해 H₂를 생산하는 최초의 단백질-광촉매 소자.

• H₂ 발생량 34 nmol h⁻¹ (Au 결합) / 15 nmol h⁻¹ (Ag 결합) (복합체 1그램당), 72 h에 걸쳐 안정 유지; 외부 양자 효율 ~10⁻⁵ (see Kim et al., Adv. Funct. Mater. (2015), Fig. 6, §2.3).
• 공유 결합 연결 방식은 단순 혼합 성분 대비 활성을 ~34배 향상시킴 (34 vs ~1 nmol h⁻¹).
• 단백질당 H₂ 발생량: 0.42 ± 0.20 (Au) / 0.091 ± 0.044 (Ag) µmol h⁻¹ mg Chl⁻¹ → photocatalytic-HER-rate.
• PSI 환원 속도와 BiVO₄ 산화 용량 간의 불균형 (Au의 경우 ~1:160,000)이 효율을 제한하며; 나노 규모 반도체 입자가 향후 개선 방향으로 제시됨.

연구 대상이 소자 거동인 조립된 기능적 단위 → 소자(device). metal-decorated-BiVO₄ + platinized-photosystem-I로부터 제조되며; hybrid-Z-scheme-charge-relay를 구현함.