Se først direkte på, hvordan lys exciterer elektroner til at sætte gang i en kemisk reaktion

For første gang har forskere direkte observeret, hvordan lysenergi omdannes til elektronernes bevægelse under en kemisk reaktion. Undersøgelsen, offentliggjort i tidsskriftet Nature, giver ny indsigt i de grundlæggende trin, der finder sted under fotosyntese og andre lysdrevne processer.

Fotosyntese er den proces, hvorved planter og andre organismer omdanner lysenergi til kemisk energi. Denne proces begynder med absorption af lys af et klorofylmolekyle, som er et grønt pigment, der findes i planteceller. Energien fra lyset bruges så til at excitere en elektron i klorofylmolekylet, hvilket får elektronen til at bevæge sig til et højere energiniveau.

Den exciterede elektron overføres derefter til andre molekyler i cellen, hvor den bruges til at drive kemiske reaktioner, der producerer energirige molekyler såsom glucose.

Forskerholdet brugte en teknik kaldet tidsopløst fotoelektronspektroskopi til at spore elektronernes bevægelse under en kemisk reaktion. Denne teknik gjorde det muligt for dem at måle elektronernes energi og momentum, da de blev exciteret af lys og overført mellem molekyler.

Resultaterne af undersøgelsen viste, at den exciterede elektron flyttede sig fra klorofylmolekylet til et nærliggende molekyle på mindre end 100 femtosekunder (100 kvadrilliontedele af et sekund). Denne utrolig hurtige overførsel af energi er afgørende for fotosyntese og andre lysdrevne processer.

Undersøgelsen afslørede også, at elektronens bevægelse var stærkt påvirket af strukturen af ​​de molekyler, der var involveret i reaktionen. Dette fund tyder på, at effektiviteten af ​​fotosyntese og andre lysdrevne processer kan forbedres ved at designe molekyler med specifikke strukturer.

Den nye indsigt opnået fra denne undersøgelse kan føre til udviklingen af ​​mere effektive solceller og andre enheder, der omdanner lysenergi til kemisk energi.

Forskerholdet blev ledet af forskere fra University of California, Berkeley og Lawrence Berkeley National Laboratory. Undersøgelsen blev finansieret af det amerikanske energiministerium og National Science Foundation.