Das Team um den Chemiker Oliver Wenger von der Universität Basel hat ein Molekül entwickelt, das unter Lichteinstrahlung gleichzeitig zwei positive und zwei negative Ladungen speichern kann. Die Ergebnisse wurden im Fachjournal „Nature Chemistry“ veröffentlicht. Die Ladungsspeicherung ist ein zentraler Schritt für die künstliche Photosynthese, bei der Sonnenlicht in chemische Energie umgewandelt wird – etwa zur Erzeugung von Wasserstoff.
Das Molekül besteht aus fünf funktionalen Einheiten, die in einer Kette angeordnet sind. Zwei davon geben Elektronen ab und werden positiv geladen, zwei weitere nehmen Elektronen auf und werden negativ geladen. In der Mitte befindet sich ein lichtaktiver Baustein, der die Reaktion auslöst. Die Forscher nutzten zwei aufeinanderfolgende Lichtblitze, um die vier Ladungen zu erzeugen. Dabei entstehen zunächst je eine positive und eine negative Ladung, die sich an den Enden des Moleküls stabilisieren. Der zweite Lichtblitz wiederholt diesen Vorgang.
Nutzung von Sonnenlicht möglich
Laut Mathis Brändlin, Doktorand im Team, kann das Molekül bereits mit relativ schwachem Licht angeregt werden. „Diese schrittweise Anregung erlaubt es, deutlich schwächeres Licht zu nutzen. Wir bewegen uns damit schon in der Nähe der Stärke von Sonnenlicht“, sagt Brändlin. Zudem bleiben die erzeugten Ladungen lange genug stabil, um für nachfolgende chemische Reaktionen verwendet zu werden – etwa zur Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff.
Noch handelt es sich nicht um ein vollständiges System zur künstlichen Photosynthese. Wenger betont jedoch die Bedeutung des Fortschritts: „Wir haben ein wichtiges Puzzleteil identifiziert und realisiert.“ Die Erkenntnisse sollen helfen, die Mechanismen der Elektronentransfers besser zu verstehen und langfristig zur Entwicklung CO₂-neutraler Treibstoffe beizutragen.
