Zum ersten Mal konnten detaillierte Messungen einer durch Laserlicht beschleunigten chemischen Reaktion auf molekularer Ebene gemacht werden. Mit Hilfe eines speziellen Mikroskopes haben Wissenschaftler des Institutes für Photonische Technologien Jena (IPHT) und der Universität Jena in Zusammenarbeit mit Kollegen der Universität Utrecht die Photokatalyse in zuvor unerreicht hoher Auflösung untersucht. Die Ergebnisse können dazu beitragen, profitable Solarkraftstoffe zu entwickeln. Die Ergebnisse wurden am 19. August 2012 im renommierten Journal „Nature Nanotechnology“ veröffentlicht.

Ausgewählte chemische Reaktionen können durch Sonnenlicht und gleichzeitigem Kontakt mit einem Katalysator beschleunigt werden. Diese photokatalytischen Reaktionen lassen sich jetzt auf molekularer Ebene verfolgen. Dies ermöglicht ein neues Messverfahren, welches von den IPHT-Wissenschaftlern Professor Volker Deckert und Dr. Tanja Deckert-Gaudig in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe des Utrechter Chemikers Professor Bert Weckhuysen entwickelt wurde.

Solarkraftstoffe

Die Forscher hoffen, dass ihre Arbeit neue Möglichkeiten zur Verbesserung sogenannter Solarkraftstoffe aufzeigen kann. Diese nachhaltige Kraftstoffart speichert Solarenergie in Molekülen, vergleichbar mit der pflanzlichen Photosynthese. „Aktuell sind Solarkraftstoffe nicht profitabel, da wir nicht wissen, wie sich der Kraftstoff effizient herstellen lässt“, so Weckhuysen. „Unser neues Messverfahren lässt uns genau sehen, was während der Erzeugung von Solarkraftstoffen passiert. Dies wird die Entwicklung von zukünftigen Verbesserungen ermöglichen“.

Silbernadel

In ihrer Arbeit machten die Forscher Gebrauch von einer feinen Nadel mittels eines „spitzenverstärkten Raman-Mikroskops“, welches Aufzeichnungen knapp oberhalb der Reaktionsoberfläche ermöglicht. Professor Deckert dazu: „Der Schlüsselfaktor ist das Silberpartikel an der Nadelspitze, welches als Detektionssystem und gleichzeitig als Katalysator mit Nanometerdimension arbeitet. Dies ermöglicht die Untersuchung der Reaktion mit bisher unerreichter räumlicher Auflösung und Empfindlichkeit. Untersuchungen zu anderen Katalysatorsystemen sollten problemlos möglich sein“.

Veröffentlichung

Catalytic processes monitored at the nanoscale with tip-enhanced Raman spectroscopy, Evelien M. van Schrojenstein Lantman, Tanja Deckert-Gaudig, Arjan J.G. Mank, Volker Deckert, Bert M. Weckhuysen, Nature Nanotechnology, 2012, DOI: 10.1038/NNANO.2012.131

Diese Forschung wird durch NanoNextNL, die Netherlands Research School Combination–Catalysis (NRSC-C) und NWO gefördert.