Lichtinduzierte Elektronenübertragungsreaktionen in Metallkomplexen: Grundlegende chemische Prozesse für die künstliche Photosynthese

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Die lichtgetriebene Umwandlung von Kohlendioxid in Glucose im Zuge der Photosynthese beruht auf der gekoppelten Übertragung von mehreren Elektronen und Protonen zwischen verschiedenen Reaktionspartnern. Die lichtinduzierte Übertragung von einzelnen Elektronen wird seit geraumer Zeit untersucht und viele Grundlagenaspekte dieser Elementarreaktion sind mittlerweile recht gut verstanden. Für die komplexeren Reaktionen, in denen ein Elektron entweder zusammen mit einem anderen Elektron oder zusammen mit einem Proton übertragen wird, ist dies nicht der Fall, insbesondere nicht für lichtgetriebene Prozesse dieser Art. In diesem Forschungsvorhaben sollen diese komplexeren Elementarreaktionen an geeigneten molekularen Systemen, die eigens dafür hergestellt werden sollen, systematisch mit optisch-spektroskopischen und elektrochemischen Methoden untersucht werden. In einem ersten Unterprojekt soll erforscht werden, unter welchen Umständen Lichtenergie verwendet werden kann, um damit gekoppelte Elektron-Proton-Übertragungsreaktionen anzutreiben. In einem zweiten Unterprojekt soll untersucht werden, ob in geeignet erscheinenden molekularen Systemen zwei lichtinduzierte Elektronentransferprozesse zusammen (bzw. kurz nacheinander) ausgelöst werden können, so dass daraus zweifach reduzierte (oder oxidierte) Moleküle entstehen. Ein drittes Unterprojekt befasst sich mit der Kontrolle der Geschwindigkeit von lichtinduzierten Elektronenübertragungsreaktionen, die über eine lange Distanz erfolgen.