{"id":34773,"date":"2016-05-12T07:42:20","date_gmt":"2016-05-12T05:42:20","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=http%3A%2F%2Fwww.chemie.de%2Fnews%2F157844%2Fphotosynthese-als-vorbild-chemiker-entwickeln-kuenstliches-blatt.html%3FWT.mc_id%3Dca0065"},"modified":"2021-09-09T21:41:27","modified_gmt":"2021-09-09T19:41:27","slug":"photosynthese-als-vorbild-chemiker-entwickeln-kuenstliches-blatt","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/photosynthese-als-vorbild-chemiker-entwickeln-kuenstliches-blatt\/","title":{"rendered":"Photosynthese als Vorbild: Chemiker entwickeln k\u00fcnstliches Blatt"},"content":{"rendered":"

Ohne Photosynthese kein Leben: St\u00e4ndig stellen Pflanzen Zucker f\u00fcr die eigene Versorgung her. Der f\u00fcr Mensch und Tier notwendige Sauerstoff ist eigentlich nur ein Nebenprodukt. Doch noch immer sind die komplexen Vorg\u00e4nge in den Bl\u00e4ttern nicht vollst\u00e4ndig verstanden. Dabei k\u00f6nnten sie wertvolle Hinweise f\u00fcr saubere Energiequellen und nachhaltige Energiespeicher liefern. In der renommierten Opens external link in new windowFachzeitschrift \u201eAngewandte Chemie\u201c stellen die Ulmer Professoren Carsten Streb und Timo Jacob nun ein \u201ek\u00fcnstliches Blatt\u201c vor, mit dem sich die Umwandlung von Wasser zu Sauerstoff nachvollziehen und eventuell optimieren l\u00e4sst.<\/strong><\/p>\n

Angeregt durch Lichtenergie produzieren Pflanzen in ihren Chloroplasten aus Wasser und Kohlenstoffdioxid nicht nur Zucker, sondern auch Sauerstoff, den sie \u00fcber Schlie\u00dfzellen an die Umwelt abgeben. Seit Millionen von Jahren erm\u00f6glicht dieser Prozess Leben auf der Erde. Nun haben Ulmer Forscher ein Modell entwickelt, mit dem sich ein wichtiger Teil der Photosynthese, n\u00e4mlich die Umwandlung von Wasser zu molekularem Sauerstoff, an Modellsystemen nachvollziehen l\u00e4sst. In der Natur findet diese Oxidation in einem komplexen Enzymsystem (Photosystem II) statt, Reaktionszentrum ist dabei eine kleine Mangan-Sauerstoffeinheit. Was dort genau passiert, ist noch nicht bis ins Detail bekannt.
\nDer technische Nachbau der Forscher, basierend auf einem Ger\u00fcst aus molekularem Mangan-Vanadiumoxid, soll neue Einblicke erm\u00f6glichen. Herzst\u00fcck ist ein Kubus, der die Wandlung von Wasser zu Sauerstoff katalysiert. Beim Bau dieses k\u00fcnstlichen Blattes konnten die Forscher die Natur sogar \u00fcbertrumpfen: \u201eDurch die Oxidation zerst\u00f6rt sich das Reaktionszentrum unter nat\u00fcrlichen Bedingungen selbst und es muss st\u00e4ndig repariert werden. Deshalb setzen wir Polyoxometallate zur Stabilisation des Katalysators ein, die weniger sauerstoffempfindlich sind\u201c, erkl\u00e4rt Streb, dessen Vorarbeiten bis ins Jahr 2011 zur\u00fcckreichen.<\/p>\n

Die Natur beinahe \u00fcbertroffen<\/h3>\n

Dass das Modell aus dem Labor in Sachen Sauerstoffproduktion durchaus mit dem gr\u00fcnen Vorbild mithalten kann, best\u00e4tigten verschiedene Messungen sowie die elektrochemische Charakterisierung, durchgef\u00fchrt am Institut f\u00fcr Elektrochemie (Professor Timo Jacob). Einen \u201eSch\u00f6nheitsfehler\u201c mussten die Wissenschaftler allerdings noch beheben: Das System wurde zun\u00e4chst mit elektrischem Strom \u2013 und eben nicht mit Sonnenlicht \u2013 angetrieben. In diesem Fall schaffte ein Licht-absorbierendes Antennenmolek\u00fcl die erw\u00fcnschte Abhilfe.<\/p>\n

Zusammenfassend haben die Forscher um den Erstautor Benjamin Schwarz, Doktorand am Institut f\u00fcr Anorganische Chemie I, den ersten lichtgetriebenen Wasseroxidationskatalysator entwickelt, der auf Mangan-Vanadiumoxid basiert. Bisherige Nachbauten beruhen oft auf Edelmetallen, die deutlich teurer sind.<\/p>\n

Das \u201ek\u00fcnstliche Blatt\u201c kann als Photosynthese-Modell eingesetzt werden und gibt Hinweise auf die nachhaltige Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff \u2013 dies ist auch f\u00fcr k\u00fcnftige Energiespeicher interessant. In Zukunft soll mithilfe des Nachbaus der Elektronentransfer und die Sauerstoffentwicklung im Zuge der Reaktion untersucht werden.<\/p>\n

Die Zeitschrift Angewandte Chemie hat der Entdeckung auch das Titelbild der aktuellen Ausgabe gewidmet. Die Forscher wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft und dem Fonds der Chemischen Industrie unterst\u00fctzt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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