Eine künstliche Photosynthese soll die von der natürlichen Photosynthese bekannte Umwandlung von Sonnenenergie in chemische Energie in konzeptionell einfacheren, biomimetischen Systemen realisieren. Systeme zur künstlichen Photosynthese bestehen aus einer Licht-Sammeleinheit, einer Einheit zur Ladungstrennung und einer Einheit zur Katalyse der Multi-Elektron-Prozesse der Treibstoffsynthese. Wesentliche Voraussetzungen sind ein stabiles Substrat, ein effizienter und robuster Katalysator und langlebige ladungsgetrennte Zustände.

Ein System aus Proteinen und leitfähigem Diamant ist ideal für diese Anwendung. Die Eigenschaften der Diamantoberfläche können mit einfachen elektrochemischen Verfahren von hydrophob bis hydrophil angepasst werden. Dies erlaubt eine präzise Kontrolle der Wechselwirkung mit Proteinen durch Erzeugung einer biomimetischen Oberfläche, die der natürlichen Umgebung des Proteins nahekommt. Diamant ist außerdem stabil bei hohen Temperaturen, hohen Spannungen, chemisch aggressiver Umgebung oder intensiver Sonneneinstrahlung. In die Oberfläche kann eine stabile Nano-Strukturierung geätzt werden, was eine massive Vergrößerung der Oberfläche (bis zu 80-fach) zur Folge hat und der effektiven Absorption des einfallenden Lichtes dienen kann.

Am Fraunhofer IAF wird die Protein-Diamant-Schnittstelle mit grundlegenden Untersuchungen an Cytochrom c (Cyt c) charakterisiert. Der Schwerpunkt liegt auf der Optimierung der Diamantoberfläche mittels Anpassung der Oberflächenchemie und -struktur im Hinblick auf die nicht kovalente Immobilisation von Proteinen unter Erhaltung ihrer Aktivität. Elektronentransfer und Oxidase/Peroxidase-Aktivität von nativen und denaturiertem Cyt c werden mit Hilfe von elektrochemischen Methoden untersucht, während Rasterkraftmikroskopie mit molekularer Auflösung die Charakterisierung der Konformation ermöglicht.