De kracht van de zon is zo ongelooflijk dat ze in ongeveer 90 minuten in de energiebehoefte van de wereld kan voorzien. Terwijl planten de fotosynthese onder de knie hebben, zonlicht omzetten in chemische energie, wetenschappers proberen nog steeds de geheimen ervan te ontcijferen.

Een nieuwe ontdekking van een door licht geïnduceerde superfotobasis aan de Michigan State University, echter, onthult enkele van de gewenste eigenschappen van fotosynthese. Het interdisciplinaire team van wetenschappers was in staat om de ultrasnelle dynamiek van de superphotobase te documenteren die 10 miljoen keer sterker is dan alles wat eerder was ontdekt.

"We gebruikten lasers om de ontdekking te doen, maar het proces vereist ze niet; het kan met zonlicht, " zei Marcos Dantus, University Distinguished Professor in scheikunde en natuurkunde die dit onderzoek mede leidde. "Omdat het proces in een miljardste van een seconde is voltooid, met de lasers konden we gewoon snapshots maken om het te ontleden en de chemische veranderingen te meten."

De verklaring van de ontdekking vereist een inleiding in de basischemie. Veel scheikundige experimenten observeren de interactie tussen zuren en basen. De traditionele maat is een schaal van nul tot 14 - zuren hebben een lage pH, basen hebben een hoge pH en 7 is neutraal.

De energie van een foton, deeltjes die licht door de ruimte vervoeren, is wat de super photobase onderscheidt van gewoon een super base. De toevoeging van het foton verhoogt de moleculaire reactiviteit dramatisch. De stijging is zo groot, in feite, dat het 7 eenheden buiten de traditionele pH-schaal ligt, 21 bereiken.

Hoewel er veel superzuren zijn ontdekt, dit is de eerste keer dat een superbasis op dit niveau is beschreven, zei Babak Borhan, MSU chemieprofessor en co-leider op het gebied van onderzoek.

"Er zijn andere fotobases waargenomen, maar niet zo sterk. We zien een eenheid van 14 log, of ongeveer 100 miljoen miljoen keer groter, verandering in basiciteit bij blootstelling aan licht; daarom noemen we het een super photobase, " zei hij. "We hebben aangetoond dat we de energie van licht benutten en een supergeladen deeltje maken. De prevalentie van fotozuren heeft geleid tot hun exploitatie op een aantal manieren. Het gebrek aan fotobases, Hoewel, heeft wetenschappers vertraagd om hun volledige bruikbaarheid te verkennen. We geloven dat dit helpt om die uitdaging te overwinnen."

De toepassingen van deze ontdekking kunnen leiden tot vooruitgang in het opvangen van zonne-energie, zoals fotogegenereerde brandstoffen. Het kan ook worden gebruikt om gedoteerde materialen te ontwikkelen voor protonconnectiviteit, omgevingssondes en werpen zelfs licht op de mysteries van eiwitvouwing - de eerste stap naar vele slopende ziekten, voegde Borhan toe.

Als de kracht van fotobases kan worden gekoppeld aan apparaten, een andere interessante mogelijkheid is het aandrijven van auto's met water. Als waterstof uit zuurstof zou kunnen worden gesplitst, de energie kan worden gebruikt als waterstofbrandstofcellen en de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen verminderen.

De volgende fase van dit onderzoek zal zijn om de overdracht van protonen van het superfotobase-molecuul naar de omgeving te regelen. Het gebruik van sterke basen, evenals sterke zuren, is een uitdaging omdat ze speciale hardware en oplosmiddelen vereisen. Door de kracht van licht te lokaliseren, echter, de super photobase is beperkt tot het verlichte gebied. Het maakt ook het gebruik van gewone oplosmiddelen mogelijk, waardoor de experimenten gemakkelijker uit te voeren zijn.