Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Molekularen Draht einstöpseln

12.02.2009
Die richtige Verkabelung macht's: Biokomponente als Herzstück eines künstlichen Photosystems

Pflanzen, Algen und Cyanobakterien (Blaualgen) sind die Meister in Sachen Solarenergie, weil sie in der Lage sind, das aufgefangene Sonnenlicht fast vollständig in chemische Energie umzuwandeln.

Das liegt unter anderem daran, dass die durch die Photonen freigesetzten Elektronen nahezu 1:1 aus dem "Lichtempfänger" abtransportiert und dann als Triebfeder für chemische Reaktionen genuzt werden können. Japanische Forscher haben jetzt einen neuartigen Ansatz entwickelt, um Lichtenergie ähnlich effektiv einzufangen.

Wie sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, "stöpseln" sie einen molekularen "Draht" direkt in ein biologisches photosynthetisches System und leiten die dort freigesetzten Elektronen damit sehr effektiv an eine Goldelektrode weiter.

Der Wirkungsgrad der photovoltaischen Energieumwandlung ist für die praktische Anwendung von Solaranlagen von ausschlaggebender Bedeutung. Theoretisch könnte pro absorbiertem Photon ein Elektron gewonnen werden. Während heutige Solarzellen weit von solchen Werten entfernt sind, schaffen natürliche photosynthetische Systeme eine fast 100%ige Quantenausbeute. Um die Effizienz künstlicher Systeme zu verbessern, wurden Versuche unternommen, die Bio-Lichteinfänger als dünne Schicht auf Elektroden aufzuziehen. Der Transfer der Elektronen von der lichteinfangenden Schicht in den Stromkreis ist in derartigen Systemen jedoch so ineffektiv, dass die Mehrzahl gar nicht erst am Zielort, der Elektrode, ankommt.

Erfolgsgeheimnis natürlicher Photosysteme ist die perfekte Passform der einzelnen Komponenten. Die Moleküle passen wie Steckverbindungen exakt ineinander und können freigesetzte Elektronen direkt und nahezu verlustfrei weiterreichen. Der neue Ansatz der japanischen Forscher verbindet nun trickreich Photosystem I (PSI) der Blaualge Thermosynechococcus elongatus mit einer künstlichen Peripherie. Ein wichtiger Bestandteil in der Elektronenübertragungskette von PSI ist Vitamin K1. Die Forscher entfernten Vitamin K1 aus dem PSI-Proteinkomplex und ersetzten es durch ein künstliches Analogon. Dieses besteht aus drei Teilen: 1) Derselbe molekulare "Stecker", mit dem auch Vitamin K1 in den Proteinkomplex gebunden ist (Naphthochinongruppe), wird zum "Einstöpseln" des künstlichen Verbindungsstückes in das PSI verwendet. 2) Ein molekularer "Draht" (Kohlenwasserstoffkette) gleicher Länge wie bei Vitamin K1 stellt sicher, dass das Verbindungsstück aus dem Proteinkomplex herausragt. 3) Am anderen Ende des Drahtes ist ein zusätzlicher "Stecker" (Viologengruppe), der das Ensemble auf einer speziell beschichteten Goldelektrode verankert. Durch Bestrahlung im PSI freigesetzte und über den Draht weitergeleitete Elektronen überträgt die Viologengruppe sehr effektiv auf die Goldelektrode.

Mit dieser neuen Strategie lassen sich möglicherweise auch andere Biokomponenten als Herzstücke in künstliche Systeme integrieren.

Angewandte Chemie: Presseinfo 05/2009

Autor: Nao Terasaki, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Tosu (Japan), mailto:nao-terasaki@aist.go.jp

Angewandte Chemie 2009, 121, No. 9, 1613-1615, doi: 10.1002/ange.200805748

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69495 Weinheim, Germany

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

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie Proteine zueinander finden
21.02.2017 | Charité – Universitätsmedizin Berlin

nachricht Kleine Moleküle gegen altersbedingte Erkrankungen
21.02.2017 | Universität Bayreuth

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: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Im Focus: Breakthrough with a chain of gold atoms

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

Im Focus: Hoch wirksamer Malaria-Impfstoff erfolgreich getestet

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungen

Physikerinnen und Physiker diskutieren in Bremen über aktuelle Grenzen der Physik

21.02.2017 | Veranstaltungen

Kniffe mit Wirkung in der Biotechnik

21.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit den Betriebsräten Sozialpläne

21.02.2017 | Unternehmensmeldung

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Zur Sprache gebracht: Und das intelligente Haus „hört zu“

21.02.2017 | Messenachrichten