به دنبال اخبار غم‌انگیز قرار گرفتن سطح دی‌اکسید کربن جوی در بالاترین میزان خود در حداقل سه میلیون سال گذشته، یک پیشرفت مهم در رقابت تولید منابع انرژی تجدیدپذیر بدون کربن صورت گرفته است.
دانشمندان آزمایشگاه ملی لاورنس برکلی موفق به تولید نخستین نانوسیستم کاملا یکپارچه برای فتوسنتز مصنوعی شده‌اند.
این دانشمندان توانسته‌اند یک جنگل مصنوعی تولید کنند که انرژی خورشیدی را به سوختهای شیمیایی تبدیل می‌کند.
این جنگل مصنوعی در فرآیندی که از فتوسنتز تقلید کرده، نور خورشید را جمع‌آوری کرده و اکسیژن و هیدروژن که دو گاز قابل استفاده برای تامین نیروی سلولهای سوختی هستند، تولید می‌کند.
آنها نانوسیم‌های چندلایه درخت مانند ساخته‌اند که شامل ساقه‌های سیلیکون و شاخه‌های اکسید تیتانیوم هستند.
این درختان نانوسیمی درست مانند درختان یک جنگل واقعی برای کمک به سرکوب بازتاب نور خورشید و تولید مساحت سطحی بیشتر برای واکنشهای تولید سوخت به هم فشرده هستند.
در یک فتوسنتز واقعی، پس از جذب نور خورشید توسط گیاه، زنجیره‌ای از واکنشهای الکترونی صورت گرفته که از یک مولکول به بعدی منتقل می‌شود و به گیاه در تبدیل دی‌اکسید کربن به قندهای کربوهیدرات و اکسیژن کمک می‌کند.
این حرکت الکترونها قطار انتقال الکترون یا «طرح Z» نام دارد چرا که الگوی این حرکت شبیه به این حرف انگلیسی است. محققان برکلی از این طرح برای جتگل مصنوعی خود تقلید کردند اما به جای تکیه بر رنگدانه در کلروپلاست برای تحریک حرکت الکترونها از نیمه رساناهای اکسید تیتانیوم و سیلیکون استفاده کردند.
سیلیکون در این سیستم به تولید هیدروژن و اکسید تیتانیوم به تولید اکسیژن می‌پردازد.
مدلهای قبلی برای فتوسنتز مصنوعی مانند برگ‌های مصنوعی نیز در تولید این گازها موفق عمل کرده‌اند اما محققان برکلی بر این باورند که سیستم مقیاس نانوی آنها کارآمدتر و کم هزینه‌تر است.