{"id":24594,"date":"2015-02-24T03:27:13","date_gmt":"2015-02-24T02:27:13","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=24594"},"modified":"2021-09-09T21:47:18","modified_gmt":"2021-09-09T19:47:18","slug":"auf-dem-weg-zur-kuenstlichen-photosynthese","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/auf-dem-weg-zur-kuenstlichen-photosynthese\/","title":{"rendered":"Auf dem Weg zur k\u00fcnstlichen Photosynthese"},"content":{"rendered":"
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K\u00fcnstliche Katalysatoren ahmen das Prinzip der Photosynthese nach. Grafik: HZB<\/figcaption><\/figure>\n

Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrum f\u00fcr Materialien und Energie (HZB) haben die Elektronenzust\u00e4nde eines Mangan-Katalysators exakt beschrieben, der Licht in chemische Energie umwandeln kann. Die Forscher haben damit einen wichtigen Schritt gemacht, um Photosynthese \u2013 die Energiegewinnungsmethode gr\u00fcner Pflanzen \u2013 in k\u00fcnstlichen Systemen besser zu verstehen.<\/strong><\/p>\n

Die Arbeiten fanden statt im Rahmen einer Kooperation des HZB mit der School of Chemistry und dem ARC Centre of Excellence for Electromaterials Science an der Monash University in Australien. Die Teams um Professor Emad Aziz, Leiter des HZB-Instituts \u201eMethoden der Materialentwicklung\u201c und Professor Leone Spiccia von der Monash University haben Ergebnisse ihrer Forschung heute im Journal \u201eChemSUSChem\u201c (DOI:\u00a0 10.1002\/cssc.201403219<\/a>) und vor kurzem im \u201eJournal of Materials Chemistry A\u201c der renommierten Royal Society of Chemistry ver\u00f6ffentlicht (DOI: 10.1039\/c4ta04185b<\/a>).<\/p>\n

K\u00f6nnte man das Licht der Sonne ohne gro\u00dfen Aufwand direkt in chemische Energie umwandeln \u2013 s\u00e4mtliche Energiesorgen der Menschheit w\u00e4ren Vergangenheit. Gr\u00fcne Pflanzen haben daf\u00fcr einen Mechanismus entwickelt, die Photosynthese: Sie nutzen Sonnenlicht, um aus Wasser und Kohlendioxid energiereiche Substanzen wie Zucker aufzubauen. Doch die Molek\u00fcle des so genannten \u201eOxygen Evolution Centre\u201c, wo diese Vorg\u00e4nge in den Pflanzenzellen stattfinden, sind hochkomplex und sehr empfindlich. Wissenschaftler sind deshalb bestrebt, die katalytischen Vorg\u00e4nge im Labor in k\u00fcnstlichen Systemen ablaufen zu lassen und diese f\u00fcr den kommerziellen Einsatz zu optimieren.<\/p>\n

An seinem Institut erforscht Emad Aziz chemische Katalysatoren zur Wasserspaltung, die zu \u00e4hnlicher Leistungsf\u00e4higkeit gebracht werden sollen wie die Photosynthese-Enzyme. Vor einiger Zeit haben die Wissenschaftler bereits herausgefunden, welche Beschaffenheit solche Energiewandler haben m\u00fcssen. Am besten geeignet sind Mangan-Komplexe, die in eine Nafion-Matrix \u2013 einem Teflon-\u00e4hnlichen Polymer \u2013 eingebettet sind. Die Proben daf\u00fcr hat Leone Spiccias Team entwickelt und zur Verf\u00fcgung gestellt: \u201eBeim Kontakt mit Nafion bilden die Mangan-Komplexe Nanopartikel aus Manganoxiden\u201c, sagt Spiccia: \u201eDiese Oxide katalysieren bei Lichteinfall die Oxidation von Wasser, also die Reaktion, bei der Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten wird. Der Wasserstoff kann als Energietr\u00e4ger gespeichert werden.\u201c<\/p>\n

\u201eWir wollten nun herausfinden, welcher der zahlreichen m\u00f6glichen Mangan-Komplexe in Nafion die besten Manganoxide bildet\u201c, beschreibt die bei den Versuchen federf\u00fchrende Wissenschaftlerin Munirah Khan von der Freien Universit\u00e4t Berlin ihre Aufgabe. Gef\u00f6rdert vom DAAD und von der pakistanischen \u201eHigher Education Commission\u201c hat Frau Khan die Bildung der Manganoxide und ihre katalytische Wirkung mit R\u00f6ntgenlicht der Synchrotronstrahlungsquelle BESSY II des HZB genau untersucht. Zum Einsatz kam eine als RIXS bezeichnete Methode, mit der sich die an den Katalyseprozessen beteiligten Manganoxide sehr genau untersuchen lassen.<\/p>\n

Von den verschiedenen Mangan-Komplexen erwies sich ein von den Wissenschaftlern als Mn(III) bezeichneter Komplex als Bildner der effizientesten Manganoxide. \u201eWir entwickeln jetzt unsere Methoden so weiter, dass wir katalytische Prozesse mit solchen neuen Materialien in Bezug auf ihr energetisches und zeitliches Verhalten untersuchen k\u00f6nnen\u201c, sagt Emad Aziz: \u201eUnser Ziel ist es, synthetisch arbeitenden Chemikern ein genaues Bild dieser Vorg\u00e4nge zu geben, um so ihre Forschung zur Funktion der Materialien zu unterst\u00fctzen. So muss man zum Beispiel herausfinden, ob und unter welchen Bedingungen die Materialien f\u00fcr technische Anwendungen genutzt werden k\u00f6nnen, so dass Licht in chemische Energie umgewandelt wird. Wenn dies gelingt, w\u00e4ren wir auf dem Weg zu einer kontinuierlichen, umweltfreundlichen und kosteng\u00fcnstigen Speicherung von Sonnenenergie ein wesentliches St\u00fcck weiter gekommen.\u201c<\/p>\n

 <\/p>\n

Kontakt<\/h3>\n

Prof. Dr. Emad Flear Aziz
\nTel: (030) 8062-15003
\nE-Mail: emad.aziz@helmholtz-berlin.de<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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