Simulationen zum lichtgetriebenen Multielektronentransfer in der artifiziellen supra-molekularen Photokatalyse

• Antragsteller: Dr. Stephan Kupfer
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Elektronenstruktur, Dynamik, Simulation ; Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 448713509

In unserer modernen Gesellschaft beträgt die Weltbevölkerung mehr als 7,5 Milliarden Menschen. Um deren Nachfrage nach Energie gerecht zu werden, ist es zwingend erforderlich neuartige, erneuerbare Energieträger zu erschließen. Eine vielversprechende regenerative Energiequelle stellt die Solarenergie dar. Eine Reihe verschiedener Ansätze diese Solarenergie nutzbar zu machen – von der künstlichen Photosynthese bis hin zur direkten Erzeugung von Elektrizität mittels Solarzellen – wurden bislang verfolgt. In diesem Zusammenhang zielt dieses Projekt darauf ab neuartige Designstrategien für lichtsammelnde Materialien und lichtgetriebene supramolekulare Photokatalysatoren im Rahmen der Umwandlung solarer Energie und der Wasserspaltung ausschließlich mittels theoretischer Methoden bereitzustellen. Aufbauend auf der Expertise des Antragstellers, wird dieses Projekt auf theoretische, computergestützte Methoden zurückgreifen, um neuartige Photosensibilisatoren (PSs) und supramolekulare Photokatalysatoren (SMPs) mit definierten Eigenschaften und Funktionen zu entwickeln. Das Hauptaugenmerk wird dabei auf Eigenschaften liegen, die es den Systemen ermöglichen (i) Licht im sichtbaren Spektralbereich, sowie im nahen Infrarot-Bereich zu absorbieren, (ii) multiple Elektronen effizient an eine Akzeptoreinheit zu übertragen und dort zu akkumulieren, (iii) Ladungsrekombinationsprozesse zu reduzieren, (iv) konstante Eigenschaften über eine weite Bandbreite von Einflussfaktoren zu ermöglichen und (v) den Einsatz von umweltfreundlichen und häufigen Elementen, wie beispielsweise Eisen, zu realisieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Polen
• Kooperationspartner: Dr. Julien Guthmuller