（圖片來源：林雪平大學）
植物會將二氧化碳和水轉化為氧氣和高能量的糖，作為生長的“燃料”，而且是從陽光中獲取能量。林雪平大學的Jianwu Sun及其同事正試圖模擬此種稱作“光合作用”的反應，即利用此種反應從空氣中捕獲二氧化碳，并將其轉化為甲烷、乙醇和甲醇等化學燃料。目前，此種方法還處于研究階段，科學家們的長遠目標是將太陽能高效地轉化為燃料。
林雪平大學物理系、化學系和生物系高級講師Jianwu Sun：“通過在太陽能的幫助下，將二氧化碳轉化為燃料，此種技術可能會促進可再生能源的發(fā)展，減少燃燒化石燃料對氣候產(chǎn)生的影響。”
石墨烯是現(xiàn)存最薄的材料之一，由單層碳原子組成，富有彈性、靈活、對陽光透明，是良好的導電體。結合了上述特性則確保了石墨烯在電子設備和生物醫(yī)學等領域的應用潛力。但是石墨烯本身并不適用于林雪平大學研究人員所尋求的太陽能轉化應用，所以他們將石墨烯與半導體、立方碳化硅（3C-SiC）結合在一起。此外，林雪平大學的科學家已經(jīng)研發(fā)出一種全球領先的方法，在由碳和硅組成的立方碳化硅上生長石墨烯。當該碳化硅被加熱時，硅會被汽化，而碳原子會保留下來，并以石墨烯層的形式重新被構建。研究人員此前已經(jīng)證明，可以以可控的方式將四層石墨烯層疊加在一起。
研究人員將石墨烯和立方碳化硅結合，研發(fā)了一種石墨烯基光電極，可以保持立方碳化硅捕獲陽光能量并制造出電荷載體的能力。石墨烯在保護碳化硅的同時，還起到了作為導電透明層的作用。
此種基于石墨烯的技術的性能受到幾個因素的控制，其中一個重要因素就是石墨烯和半導體之間的接口質量。科學家們已經(jīng)仔細研究了該接口的特性，表示，可以調(diào)整碳化硅上的石墨烯層，控制石墨烯基光電極的性能。以此種方式轉化二氧化碳會更高效，同時能夠改善其成分的穩(wěn)定性。
研究人員研發(fā)的光電極可以與銅、鋅或鉍等各種金屬制成的陰極結合，通過選擇合適的金屬陰極，二氧化碳和水可以選擇性地形成不同的化合物，如甲烷、一氧化碳和甲酸。Jianwu Sun表示：“最重要的是，我們已經(jīng)證明，可以利用太陽能控制二氧化碳轉化為甲烷、一氧化碳或甲酸。”此外，甲烷可用作燃料，用于適用氣體燃料的車輛。而一氧化碳和甲酸可以被進一步加工成為燃料，用于工業(yè)。
