Chemie Genfer Forscher machen Moleküle "asozial" und energetischer

SDA

23.2.2018 - 09:01

Forschende der Universität Genf haben eine Möglichkeit gefunden, Moleküle fast nach Gusto zu organisieren. Dies gelingt, indem die Moleküle "asozial" gemacht werden. Das Fernziel lautet: Infrarotlicht sichtbar machen und damit Energie gewinnen.

Für das menschliche Auge sichtbar ist Licht nur im Spektrum zwischen ultraviolett und infrarot. Im gleichen Fenster gewinnen Solarzellen das Licht, um Energie zu produzieren. Allerdings ist fast die Hälfte der Sonnenstrahlung im tiefen Energiebereich vom nahen Infrarot zum fernen Infrarot zu finden.

Chemiker der Universität Genf haben sich gefragt, ob es möglich ist, Infrarotlicht sichtbar zu machen und dessen Energie abzuschöpfen. In Zusammenarbeit mit Forschenden des Zentrums für Molekulare Biophysik in Orléans (CNRS) erhöhten sie die Energie des Infrarotlichts, indem sie die Photonen, aus denen das Licht besteht, in einer molekularen Kette aus Seltenen Erden anreicherten.

"Asozialer Charakter"

Um eine solche Kette herzustellen, müssen sich zwei Seltene Erden - Ytterbium und Erbium - abwechselnd in einem molekularen Rezeptor anordnen. Auf diese Weise kann Energie transferiert werden. Allerdings tendieren die chemischen Elemente dazu, sich zu sammeln, was eine alternierende Anordnung unmöglich macht, wie die Uni Genf in einem Communiqué schreibt.

Der Lösungsansatz der Forschenden, den sie im Fachjournal "Chemical Science" erläutern, setzt auf Manipulation der Moleküle der Seltenen Erden. Die Chemiker nutzten Atome, welche die Symmetrie der Elemente zerstören. "Dies verändert deren Eigenschaften und verleiht ihnen einen asozialen Charakter, der sie dazu bringt Moleküle von Seltenen Erden, die sich im benachbarten Rezeptor niederlassen wollen, abzustossen", wird Claude Piguet, Professor am Departement für Anorganische und Analytische Chemie an der Uni Genf, in der Mitteilung zitiert.

Lücken füllen

Aber wie weiss ein Molekül, dass der angrenzende Rezeptor besetzt ist? Sobald ein Molekül von Seltenen Erden an einem Rezeptor andockt, warnt dieser seinen Nachbarn dank dem Kooperativitätsprinzip. Wenn ein Rezeptor besetzt ist, verändert er seine Affinität zu seinen Nachbarn und zieht Moleküle, die sich dort niederlassen wollen, entweder an oder stösst diese ab.

"Wir können Ytterbium- und Erbium-Moleküle sich nicht abwechseln lassen, aber wir können sicherstellen, dass sobald Ytterbium seinen Platz einnimmt, keine andere Seltene Erde sich zu seiner Rechten oder Linken niederlassen kann", so Piguet.

Die Forschenden haben damit den ersten Schritt zur Organisation einer Polymer-Kette getan, die dereinst Infrarotlicht sichtbar machen könnte. Dazu müssen sie nun aber noch eine Lösung finden, um die Lücken mit Erbium-Molekülen zu füllen.

Bilder des Tages
Zurück zur Startseite