System opracowany przez naukowców z Uniwersytetu Michigan wykorzystuje dwa rodzaje półprzewodników: nanodruty z azotku galu (każdy z nich ma zaledwie 50 nanometrów grubości) oraz wykonaną z krzemu podstawę, na której zostały wyhodowane. Cały proces rozpoczyna się od zanurzenia nanodrutów w wodzie wzbogaconej dwutlenkiem węgla i wystawienia ich na działanie światła odpowiadającego słonecznemu w południe. Energia światła uwalnia elektrony, które rozszczepiają wodę w pobliżu powierzchni nanodrutów z azotku galu. Powstaje wodór do napędzania reakcji etylenu, ale także tlen, który azotek galu pochłania, przekształcając się w tlenek azotku galu.
Reakcja zachodząca pod wpływem przechwytywania promieni słonecznych przekształcająca wodę i dwutlenek węgla w etylen (C2H4), zachodzi na klastrach miedzi pokrywających nanodruty. Miedź dobrze trzyma się wodoru i chwyta węgiel z dwutlenku węgla, przekształcając go w tlenek węgla. Z wodorem w mieszance i zastrzykiem energii ze światła, zespół naukowców z Uniwersytety Michigan zauważył, że dwie cząsteczki tlenku węgla wiążą się z wodorem. Co ciekawe, aż 61% wolnych elektronów, które półprzewodniki wygenerowały za pomocą światła, przyczyniło się do reakcji produkcji etylenu.
Porównywalną wydajność (na poziomie około 50%) osiągnięto wykorzystując katalizator srebrowo-miedziowy, ale w mniej korzystnych warunkach. System musiał działać w płynie na bazie węgla i mógł działać tylko przez kilka godzin, zanim uległ degradacji.
Czytaj też: Baterie litowo-jonowe pójdą w odstawkę? Jest coś lepszego i powstaje na Starym Kontynencie
Wydajność produkcji etylenu z takiego systemu okazała się 4-krotnie przewyższać wyniki konkurencyjnych systemów. Konkretne rozwiązanie pracowało nieprzerwanie bez spowolnienia przez 116 godzin, a podobne urządzenia testowano łącznie przez 3 tys. godzin. Ekipa zamierza w podobny sposób zbadać możliwość produkcji innych związków wielowęglowych, np. propanolu (3 atomy węgla w cząsteczce), a w efekcie końcowym także innych paliw płynnych. Potencjał technologii może się również przydać do generowania tlenu na stacjach kosmicznych (obecnie ten proces jest bardzo energochłonny). Wyniki eksperymentu opublikowano w czasopiśmie Nature.
