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Pflanzen-Power aus dem Reagenzglas

Erlanger Chemiker entwickeln künstliche Moleküle, die die Kunst der Photosynthese beherrschen - 10.10.2013 17:35 Uhr

So sieht das Modell einer molekularen Satellitenschüssel aus: Eine Hybridstruktur aus der Kohlenstoffvariante „Fulleren“ und einem Farbstoff soll kurzwelliges Licht (grün) in längerwellige Strahlung (rot) umwandeln. © ICMM


Die Vorräte unseres Planeten an Erdöl, Erdgas und anderen fossilen Energieträger werden in absehbarer Zeit zu Ende gehen. Die Energiereserven der Sonne dagegen erscheinen im Vergleich dazu unerschöpflich. Der Haken an der Sache ist nur: Allen bisherigen Bemühungen und technischen Entwicklungen zum Trotz ist die Nutzung der Sonnenenergie noch relativ unergiebig.

An diesem Punkt setzt „Solar Technologies Go Hybrid“ an, ein Gemeinschaftsprojekt der Universitäten Erlangen-Nürnberg, Bayreuth und Würzburg sowie der beiden Münchner Universitäten. Der Freistaat Bayern fördert dieses Forschungsnetzwerk als „grundlegenden Beitrag zur Energiewende“ mit insgesamt 50 Millionen Euro über einen Zeitraum von fünf Jahren.

Jeweils eine Million Euro pro Jahr fließt dabei an fünf sogenannte „Key Laboratories“, abgekürzt Key Labs“, an den beteiligten Unis. Thematisch konzentrieren sich die Wissenschaftler dabei auf zwei Schwerpunkte. Zum einen geht es um die Grundlagen der Photovoltaik, also die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrischen Strom.

Der andere Schwerpunkt sind Techniken, mit denen sich die Kraft der Sonne in Form von chemischer Energie binden lässt. Ein Beispiel dafür ist die Spaltung von Wasser in Sauerstoff und den energiereichen Brennstoff Wasserstoff – eine Technologie, die alle grünen Pflanzen in der Form der Photosynthese perfektioniert haben. Und genau mit dem Thema „künstliche Photosynthese“ befasst sich das Erlanger „Key Lab“ von Prof. Dirk Guldi, Inhaber des Erlanger Lehrstuhls für Physikalische Chemie. „Im Mittelpunkt unserer Arbeit steht die Synthese und Untersuchung neuartiger Molekülklassen, deren Absorptionen die gesamte Farbstoffpalette des Sonnenlichtes abdecken“, erklärt Guldi.

„Unsere Studien umfassen eine Vielzahl spektroskopischer und mikroskopischer Techniken. So dienen beispielsweise die kurzzeitspektroskopischen Untersuchungen der Charakterisierung von chemischen, physikalischen und photophysikalischen Eigenschaften neuartiger Molekülklassen und der Aufklärung von Elektronen- oder Energietransfer-Prozesse.“

Die neuartigen Substanzen sollen — genau wie die zur Photosynthese notwendigen Lichtsammelkomplexe – in den Pflanzen den lichtgetriebenen Elektronentransport ermöglichen.  Als Grundlage für die neuen Licht-sammel-Substanzen dienen Materialien auf der Basis von Kohlenstoff, zum Beispiel sogenannte Fullerene, Kohlenstoff-Nanoröhren oder Graphen.

Die Forschungsthemen der Key Labs sollen an den fünf beteiligten Universitäten gezielt in die Lehre einfließen. Auf diese Weise sollen vor allem Studierende von dem neuen Netzwerk profitieren.

„Denn nur eine moderne und qualifizierte Ausbildung gewährleistet, dass künftig in den Forschungs- und Entwicklungslaboratorien deutscher Unternehmen der Akademikernachwuchs zur Verfügung steht, der für ein Gelingen der Energiewende nötig ist“, sagt Guldi. Der Freistaat Bayern erhofft sich außerdem, dass auch ausländische Nachwuchswissenschaftler von der Solarenergieforschung an die beteiligten Universitäten gelockt werden. hlo 

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