Wissenschaft
Strom aus Styropor?
Ein bestimmtes Plastikmolekül speichert Sonnenenergie ähnlich wie Pflanzen bei der Photosynthese
Los Alamos/New Mecixo - Ein Plastikmolekül
speichert Sonnenenergie ähnlich wie Pflanzen bei der Photosynthese -
diesen Erfolg vermelden US-Chemiker und sehen ein breites
Anwendungsfeld für das Material. Ihr geschickt konstruiertes Molekül
besteht hauptsächlich aus Polystyrol (ungeschäumtem Styropor) und ist
billig nachzubauen. Daraus ließe sich eine ganz neue Generation billiger
Batterien entwickeln, sagen die Forscher
: Von Batterien für
Mobiltelefone oder Laptops bis hin zu Brennstoffzellen im Auto, die per
Solarstrom betrieben werden.
Das Team um Tom Meyer vom staatlichen
Los Alamos National
Laboratory
in New Mexico ist seit längerem auf der
Suche nach einfachen Materialien, die den komplexen chemischen Ablauf
der Photosynthese nachahmen können. Jede Pflanze absorbiert bei
diesem Vorgang ein Lichtteilchen - über den grünen Farbstoff in seinen
Blättern, das Chlorophyll. Die Energie dieses Photons stößt eine
chemische Reaktion an: Elektronen der beteiligten Moleküle werden in
Bewegung gesetzt, bis Elektronen von einem Wassermolekül zu
Kohlendioxid übertragen werden. Dabei entsteht Sauerstoff und
energiereicher Zucker, die Glukose.
All diese Einzelschritte hatten Meyer und Kollegen bereits im Labor
nachahmen können. Sie nutzten verschiedene künstlich hergestellte
Moleküle, in Kombination mit Atomen des seltenen Metalls Ruthenium.
Jetzt verknüpften sie all diese Moleküle mit einem gemeinsamen
"Rückgrat", dem häufig genutzten Kunststoffmolekül Polystyrol. In
Lösung gebracht und mit einem Laser bestrahlt, reagierte das
"Supermolekül" tatsächlich wie erhofft: Einige Seitenketten absorbierten
die Lichtenergie, wobei Ruthenium-Moleküle die Rolle des Chlorophylls
übernahmen. Entlang der Polymerkette gelangte die Energie zu einem
weiteren Ruthenium-Komplex, wo sie ein Elektron von seiner Position
verschob und in Bewegung setzte.
Der gegenteilige Effekt kommt bei Batterien zum Tragen: Zuvor
verschobene Elektronen wandern zurück, um einen Ladungsausgleich zu
erreichen. Dieser Weg führt aber nur über einen Stromkreis, wobei sie
die Birne zum Leuchten oder den Motor zum Drehen bringen. Meyers Ziel
für die nächste Zukunft: Die Effizienz verbessern, mit der die Moleküle
die Energie umsetzen. Zur Zeit liegt sie bei etwa 15 Prozent. "Es liegt
eine Menge harte Arbeit vor uns, doch das ist zu erwarten", so Meyer,
"schließlich hat die natürliche Photosynthese mehr als eine Milliarde
Jahre gebraucht, um sich zu entwickeln." (pte)