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Neues Verfahren ermöglicht Chemie mit sichtbarem Licht

Universität Regensburg

Sichtbares Licht lässt sich jetzt für chemische Reaktionen nutzen.

11.11.2014: Wissenschaftler der Universität Regensburg haben ein neues und einfaches Verfahren entwickelt, um sichtbares Licht zur Aktivierung von chemischen Reaktionen nutzbar zu machen. Das Verfahren erweitert die Anwendungen von sichtbarem Licht erheblich und zeigt Möglichkeiten auf, wie Sonnenlicht direkt in chemische Produkte oder Kraftstoffe umgewandelt werden kann. Prof. Dr. Burkhard König und sein Team vom Institut für Organische Chemie haben ihre Methode jetzt in der Fachzeitschrift „Science“ vorgestellt.

Sonnenlicht ist eine nahezu unerschöpfliche Energiequelle, aus der wir schon jetzt durch Photovoltaik elektrischen Strom gewinnen. Im Gegensatz dazu ist die Nutzung von sichtbarem Licht in der Chemie – beispielsweise zur direkten Umwandlung von Lichtenergie in chemische Produkte – kaum entwickelt. Der Grund liegt an dem vergleichsweise geringen Energiegehalt von sichtbarem Licht. Die Energie eines einzelnen Photons (Lichtteilchen) im sichtbaren Bereich des Spektrums ist zu gering, um stabile chemische Bindungen für Reaktionen zu aktivieren. Die Natur hat allerdings im Prozess der biologischen Photosynthese eine Lösung für dieses Problem gefunden: Dort wird die Energie mehrerer Photonen aufsummiert, so dass auch chemische Reaktionen wie die Spaltung von Wasser oder die Reduktion von Kohlendioxid mit sichtbarem Licht möglich werden.

Die biologische Photosynthese dient gewissermaßen als Vorbild für das neue Regensburger Verfahren. Durch das Absorbieren eines ersten Photons aus dem Blau-Bereich des Lichtspektrums wird hier ein Photokatalysator reduziert und damit aktiviert. Durch erneute Aufnahme eines blauen Lichtteilchens gelingen dann Reaktionen organischer Moleküle, die mit der Energie eines einzelnen Photons nicht möglich gewesen wären.

Originalveröffentlichung:
Reduction of aryl halides by consecutive visible light-induced electron transfer processes; Science 7 November 2014: Vol. 346

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