本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
人類每天的日常生活包括工作娛樂，呼吸運動都離不開兩種物質，一種是氧氣，另外一種則是糖類。這是人類生存的必需物質，也是合成其他物質必不可少的材料。神奇的是，在自然界中竟然有生物體能夠通過一系列反應同時得到這兩種物質，這就是大家所熟悉的光合作用。
提到光合作用，或許大家都能夠提上兩句話，比如什麼大致分成兩類反應光反應，暗反應之類的知識，那麼光合反應作為一種「常識」，人類能夠模仿植物，用科學儀器進行光合作用嗎？
要解答這個問題，我們還是要從光合作用本身說起，畢竟萬丈高樓平地起，基礎是最為重要的。
光合作用
儘管光合作用這個名詞家喻戶曉，但是其具體的內容可能並不怎麼清楚。光合作用是指綠色植物，在光的作用下將吸收的二氧化碳和水轉化成糖類等有機物和氧氣的過程。下圖是光合作用的文字表達式。
從上面的表達式我們就知道光合作用的重要性，這個反應能夠把生命體排出的二氧化碳經過一系列的加工轉變成包括人類在內所需要的能量以及氧氣。
但別看是簡簡單單的表達式，這裡面牽扯到了很多的微觀反應，包括電子轉移，碳同化等一些列令常人迷惑的過程。
光合作用是人類在進入科學文明之前溝通大自然的橋梁，綠色植物是實現自然界能量轉換的重要載體，同時也為地球的碳氧平衡做出了重要的貢獻，如果沒有綠色植物的光合作用，那麼地球即使存在生命也是另外一種形態了。
在能源日益緊缺的現代社會，人工光合作用越來越突出其重要性，各個國家圍繞這個課題展開了一場曠日持久的科學競賽。
人工光合作用
人類除了因為能源問題要進行人工光合作用研究外，還因為自然界中的光合作用效率太低，並且大部分光合作用的產物都用於綠色植物自身的生長過程，人類能夠利用的很少。
人工光合作用這個概念最早誕生於20世紀的80年代，指的是通過光能分解水大規模製備氫氣以及利用二氧化碳製備有機物，經過多年的研究科研人員在實驗室中製造出了「人工樹葉」，「光電化學電池」這兩種不同的光合作用應用。
這裡我們著重介紹「人工樹葉」，人工樹葉可以說是最「質樸」的設想，因為光合作用的主體就是一片一片樹葉。
人工樹葉的用處
2019年，英國有一個科研小組就製造出了一個僅僅用光，水，二氧化碳就能夠轉換成可用於替代石油的環保液體燃料。
這個人工樹葉的能量來自於太陽，並且在陰天和多雲的天氣下仍然能保持較高的轉化效率。
這是一種創新，因為之前的人工樹葉只能用來分解水製備氫氣。
在這一點是我國科學家並沒有落後，來自天津大學的研究團隊，也研製出了一種人工樹葉能夠將水和二氧化碳在催化劑的作用下高效率的轉變成甲醇，甲烷等燃料，這種燃料不需要二次加工就可以直接使用。
人工光合作用現狀
很遺憾的是，由於人工光合作用的嚴格條件，距離科研成果的大規模商業化還有一段很長的距離。但有科學家認為，一旦應用成功其影響力不亞於一場工業革命。