3 Millionen Laserblitzen und 600.000 simulierten Atomen: Forschungsteam gelingt Rekonstruktion der Sauerstoffbildung auf der Erde.
„Nature“-Studie von Physikern der Freien Universität Berlin und der Universität L‘Aquila liefert auch Hinweise zu Produktion von grünem Wasserstoff – Nr. 102/2023 vom 10.05.2023
Ein Forschungsteam um den Physiker der Freien Universität Berlin, Prof. Dr. Holger Dau, und dem Physiker der italienischen Universität L’Aquila, Prof. Dr. Leonardo Guidoni, hat die Bewegung von Elektronen und Atomen in der photosynthetische Sauerstoffbildung – eine Lebensgrundlage für alle atmenden Lebewesen auf der Erde – experimentell und rechnerisch nachverfolgen können. Die Studie dazu ist gerade im renommierten Fachmagazin „Nature“ erschienen (https://www.nature.com/articles/s41586-023-06008-5). Sie liefert Einblicke in den biologischen Prozess, der wahrscheinlich in den letzten drei Milliarden Jahren auf der Erde unverändert abgelaufen ist. Die Erkenntnisse können auch für die Produktion von grünem Wasserstoff oder anderen erneuerbaren Brennstoffen bedeutsam sein.
Der Sauerstoff (O2) der Erdatmosphäre wird durch die lichtgetriebene Spaltung von Wasser in Pflanzen, Algen und Cyanobakterien gebildet. Dieser Prozess konnte nun in aufwendigen Experimenten mit Infrarotlicht nachverfolgt und mittels quantenchemischer Simulationen verstanden werden, wie in einem Artikel der Forschungsgruppen des Physikers Prof. Dr. Holger Dau von der Freien Universität Berlin und seines italienischen Kollegen Prof. Dr. Leonardo Guidoni von der Universität L’Aquila in der Fachzeitschrift „Nature“ beschrieben ist. Die Wissenschaftler betonen auch den Zusammenhang zur Produktion von grünem Wasserstoff oder anderen erneuerbaren Brennstoffen, die dem biologischen Vorbild folgt. „In technischen Systemen zur Produktion erneuerbarer Brennstoffe sind sowohl die Verwendung seltener Edelmetalle als auch hohe Energieverluste ein Problem. Nun können gezielt edelmetallfreie Materialien entwickelt werden, bei denen die gekoppelte Bewegung der Elektronen und Protonen minimale Energieverluste ermöglicht.“, sagt Holger Dau.
