光合作用，实际上是绿色植物利用光能，把无机物变成有机物的过程。倘若有一天，我们彻底弄清光合作用的全部细节，那么，我们就可以在工厂里实现合成粮食了。
生物学家告诉我们，绿色植物的光合作用对我们人类来说特别重要。第一，它养育了地球上的人类和动物，它是食物链中最重要，也是最基础的一环。光合作用提供大量的食物（淀粉）、纤维以及各种各样的化学物质，全世界几十亿人口的吃、穿、用、住……都与光合作用有关。第二，光合作用过程，吸进二氧化碳，放出氧气。而动物和人类呼吸，则是吸进氧气，呼出二氧化碳。这样就能使大自然保持一种平衡。第三，光合作用，能为我们提供生物质能。据不完全的统计，每年全世界植物的光合作用能够固定产生相当于2×10吨煤，这个数字是每年全世界能量消耗总量的10倍。如今广大农村主要还是靠烧柴草而做饭。没有植物，人类就无法生存。
因此，生物学家对光合作用的兴趣也就自然另有一番期望了。他们很想模拟光合作用的过程，但至今没有成功。
植物学家早就发现绿色植物所以能进行光合作用，是叶子中的叶绿素在起作用。叶绿素，是一种具有生理作用的植物叶细胞的绿色素，它与蛋白质结合存在于叶绿体内。对其进行化学结构分析，发现它是一种含镁的复杂化合物。镁是叶绿素的核心，如果去掉镁，就不能进行光合作用。但是，镁在叶绿素中的特殊作用至今尚不明白。
在光合作用过程中，叶绿素如何吃进二氧化碳，放出氧气？它又如何把二氧化碳和水与体内的物质结合生成碳水化合物？这些问题离开"清楚"还差得远呢所以，要实现在工厂中合成粮食，到目前为止只能说是一种尚未实现的"幻想"。但是，有的化学家提出另一种人工合成淀粉的办法，那就是选择催化剂促进这个过程成功。淀粉，是由许多个葡萄糖分子经一定方式连接而成的大分子。要合成淀粉，关键是合成葡萄糖。别看葡萄糖分子组成简单，只有6个碳原子、12个氢原子和6个氧原子，然而这些原子结合而成的分子的可能空间结构却有许多种，葡萄糖分子结构仅仅是其中的一种。要想实现其中的这一种，却让化学家犯愁了。因为到现在还找不出葡萄糖分子的合成方法。当然，合成淀粉也成了没有成功的期盼。
随着科学家对化学合成的控制因素的深入了解以及对催化剂的认识，许多科学家都预言在21世纪可以实现合成粮食的幻想。