Vorbild Photosynthese: Künstliches System mit Membranen speichert Lichtenergie

Keine Solarzelle nutzt Sonnenlicht so effektiv wie Grünpflanzen über den Prozess der Photosynthese. Doch ein deutsch-schweizerisches Forscherteam konnte nun nach dem Vorbild der Natur einen künstlichen Energiespeicher für Lichtenergie im Labor verwirklichen.

Genf (Schweiz)/Würzburg - Ihr System aus sich selbst organisierenden Makromolekülen und Lipid-Membranen stellen sie in der Zeitschrift "Science" vor.

"In biologischen Systemen treibt Licht über die Energie der Photonen chemische Reaktionen an", schreiben Sheshanath Bhosale von der Universität Genf und seine Kollegen von der Universität Würzburg. Auch ihre völlig synthetischen Moleküle können die Energie der Lichtteilchen nutzen. Fallen die Photonen auf die Makromoleküle, entstehen elektrische Ladungen. Diese können voneinander getrennt werden, bevor sie wieder unter Aussendung von Lichtteilchen rekombinieren. Genau das ist der wesentliche Schritt, der auch bei der natürlichen Photosynthese effizient abläuft. Hier treiben die getrennten Ladungen nun chemische Reaktionen innerhalb und außerhalb einer Lipid-Membran an. Im Prinzip handelt es sich um eine lichtgetriebene Pumpe, die später verwertbare Ladungsträger voneinander trennt.

Um diese gespeicherte Energie wieder nutzen zu können, fügten die Forscher ein spezielles Naphthalen-Molekül hinzu. Es dient quasi als Schalter, der einen Kanal öffnet, durch den die Ladungsträger wieder fließen können. Als aufladbare Batterie ist dieses Konglomerat aus synthetischen Makromolekülen allerdings noch nicht zu gebrauchen, denn bisher kann der Prozess nur einmal geschaltet werden.