Det periodiske system påvirker stadig forskning i dag

I år markeres 150 -året for det periodiske system, og de principper, der drev Dmitri Mendeleev til at konstruere sit bord, påvirker stadig dagens forskningsfremskridt.

I et særnummer af Videnskab , som fejrer dette sekstiårige jubilæum, en videnskabsmand fra Michigan State University fremhæver noget af den aktuelle forskning rundt om i verden drevet af Mendelejevs indflydelse.

"Vores mål var at vise nutidig forskning, der forfølges rundt om i verden, herunder U.S. Department of Energy-understøttet forskning på MSU, der arbejder på at realisere nye tilgange til fotoinducerede kemiske processer, "sagde James McCusker, MSU -kemiker og forfatterforfatter.

McCuskers bidrag fokuserede på lysabsorberingsprocessen, der inkorporerer elementer fra den såkaldte "overgangsblok" i det periodiske system. Forbindelser fra denne klasse er involveret i alt fra solenergisamtale til organisk syntese.

"Den effektive optagelse og brug af sollys - en uudtømmelig, globalt tilgængelig og forureningsfri energikilde-er afgørende for udskiftning af fossile brændstoffer og for at afbøde klimaforandringer, "Sagde McCusker." For at realisere dette mål, en af ​​de vigtigste processer, der skal forekomme efter absorption af lys, er overførsel af elektroner, ligner det, planter gør i fotosyntese. "

Men at frigøre denne evne har vist sig at være udfordrende. Det skyldes, delvis, til det faktum, at de forbindelser, der er meget effektive til at omdanne lys til brugbar ladning, kræver brug af nogle af de mindst rigelige elementer på planeten. Tag for eksempel ruthenium og iridium, som er almindeligt anvendt i kromoforer, der kan udføre disse lysaktiverede kemiske processer.

"Ruthenium er et af de fem eller seks mindst forekommende elementer i jordskorpen og er simpelthen ikke en levedygtig mulighed som en let høstkomponent til et globalt skaleret problem som solbrændstofproduktion, "Sagde McCusker." Vi skal finde erstatninger, der er rigelige på Jorden, såsom jern, at gøre global skalerbarhed mulig. Dette er ikke et ingeniør- eller fremstillingsproblem, men en grundlæggende videnskab, der har sin oprindelse i de begreber, Mendeleev afdækkede, da han konstruerede det periodiske system. "

Det er her, nogle af MSU's DOE-understøttede forskning spiller ind. McCusker's forskning er baseret på en sammenflydning af syntetiske organiske og uorganiske kemier samt en række spektroskopiske teknikker.

"Af særlig betydning med hensyn til vores konvertering af solenergi er ultrahurtig tidsopløst laserspektroskopi, som giver os mulighed for at spore udviklingen af ​​et kemisk system mindre end en billionion af et sekund efter lyset er absorberet, "McCusker sagde." Evnen til at kombinere syntese og ultrahurtig spektroskopi i ét laboratorium er et kritisk vigtigt aspekt af forskningen, da det giver mine studerende og jeg mulighed for at skabe umiddelbare forbindelser mellem sammensætningen af ​​de molekyler, vi forbereder, og deres lysinducerede egenskaber. "

Udsigterne for dette felt er stærke, han tilføjede.

"Selvom der stadig er meget at gøre, en forståelse af problemets periodiske karakter kombineret med det kreative arbejde fra et stigende antal forskningsgrupper rundt om i verden viser, at udsigten til et seismisk skift i, hvordan vi grænseflader molekylær uorganisk kemi til videnskaben om lysopsamling og -konvertering faktisk er lys , "Sagde McCusker.