Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Hybride Lichtmaschine

24.10.2012
Bakterielles photosynthetisches Reaktionszentrum erntet mehr Licht dank maßgeschneiderter organischer Antenne

Pflanzen können es, der Mensch kriegt es noch nicht so richtig hin: Die Gewinnung von Energie aus Sonnenlicht. Hybride Systeme aus natürlichen und künstlichen Komponenten könnten neue Wege für die Solarenergieerzeugung eröffnen. Italienische Forscher stellen in der Zeitschrift Angewandte Chemie den Ansatz für ein solches Konzept vor: Sie kombinierten den photochemischen Kern eines bakteriellen Photosynthesesystems mit einem organischen Farbstoff als "Antenne", die den Lichteinfang deutlich verstärkt.


Italienische Forscher kombinierten den photochemischen Kern eines bakteriellen Photosynthesesystems mit einem organischen Farbstoff als "Antenne", die den Lichteinfang deutlich verstärkt.

(c) Wiley-VCH

Allen Photosynthese betreibende Organismen ist die funktionelle Organisation des Photosyntheseapparates gemeinsam: Pigment-Protein-Komplexe fangen das Licht ein wie ein Radioantenne die Radiowellen und leiten es an einen zentralen photochemischen Kern weiter, das Reaktionszentrum. Hier diese Energie in ein Elektron-Loch-Paar konvertiert: Ein negativ geladenes Elektron wird von seinem Molekülrumpf getrennt, wo es ein positiv geladenes "Loch" hinterlässt. Dieser Zustand der Ladungstrennung muss lange genug erhalten bleiben, um ihn nutzen zu können. Der Organismus treibt damit seinen Metabolismus an. In der Technik kann die Ladungstrennung genutzt werden, um eine Redox-Reaktion anzutreiben, wie die Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff.

Die Natur beherrscht alle diese Schritte optimal. Und es wurden auch künstliche Systeme geschaffen, die effizient Licht einfangen und die Energie zur Ladungstrennung weiterleiten, allerdings erreicht die Lebensdauer der Ladungstrennung kaum den Bereich von Millisekunden. Das reicht nicht aus, um die erzeugte Energie mit hoher Ausbeute abzuzapfen. Ein interessanter Ansatz ist es, hybride Systeme zu konstruieren, die eine maßgeschneiderte synthetische Antenne mit einem natürlichen "Lichtumwandler" kombinieren. Als künstliche Antennen wurden bisher vor allem so genannte Quantenpunkte verwendet, nanoskopische Strukturen aus Halbleitermaterialien.

Die Forscher um Gianluca M. Farinola und Massimo Trotta wählten stattdessen ein maßgeschneidertes organisches Farbstoffmolekül als Antenne. Gegenüber den anorganischen Strukturen ergeben sich mehrere Vorteile: Die molekulare Vielfalt organischer Verbindungen erlaubt eine sehr feine Justierung der spektroskopischen und elektronischen Eigenschaften der Antenne. Gleichzeitig lassen sich die molekulare Form und Biegsamkeit so einstellen, dass die Antenne das Reaktionszentrum und dessen Funktion, anders als Quantenpunkte, so gut wie gar nicht beeinträchtigt. Eine organische Antenne lässt sich zudem an nahezu beliebige Stellen des Reaktionszentrums anknüpfen.

Ihre organische Antenne kombinierten die italienischen Wissenschaftler mit dem bereits gut erforschten Reaktionszentrum aus dem Purpurbakterium Rhodobacter sphaeroides R-26. Es zeigte sich, dass die Antenne die Funktion des natürlichen Lichtumwandlers nicht stört, sondern dessen Aktivität in einem Wellenlängenspektrum verbessert, in dem das rein biologische System nicht effizient absorbiert.

Angewandte Chemie: Presseinfo 40/2012

Autor: Massimo Trotta, Istituto per i Processi Chimico Fisici Nazionale delle Ricerche, Bari (Italy), mailto:m.trotta@ba.ipcf.cnr.it

Angewandte Chemie 2012, 124, No. 44, 11181-11185, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201203404

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wegbereiter für Vitamin A in Reis
21.07.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Pharmakologie - Im Strom der Bläschen
21.07.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten