Dit jaar markeert de 150e verjaardag van het periodiek systeem, en de principes die Dmitri Mendelejev ertoe brachten zijn tafel te construeren, zijn nog steeds van invloed op de huidige onderzoeksvooruitgang.

In een speciaal nummer van Wetenschap , die deze honderdste verjaardag viert, een wetenschapper van de Michigan State University belicht een deel van het huidige onderzoek over de hele wereld, gedreven door de invloed van Mendeleev.

"Ons doel was om hedendaags onderzoek te laten zien dat over de hele wereld wordt nagestreefd, waaronder het door het Amerikaanse ministerie van Energie gesteunde onderzoek bij MSU, dat werkt aan het realiseren van nieuwe benaderingen van fotogeïnduceerde chemische processen, " zei James McCusker, MSU-chemicus en auteur van recensies.

De bijdrage van McCusker was gericht op het proces van lichtabsorptie waarin elementen uit het zogenaamde "overgangsblok" van het periodiek systeem zijn verwerkt. Verbindingen uit deze klasse zijn betrokken bij alles, van gesprekken over zonne-energie tot organische synthese.

"Het effectief opvangen en gebruiken van zonlicht - een onuitputtelijke, wereldwijd toegankelijke en vervuilingsvrije energiebron - is van cruciaal belang voor de vervanging van fossiele brandstoffen en voor het verminderen van klimaatverandering, "McCusker zei. "Om dit doel te realiseren, een van de belangrijkste processen die moeten plaatsvinden na de absorptie van licht is de overdracht van elektronen, vergelijkbaar met wat planten doen bij fotosynthese."

Maar het ontketenen van deze mogelijkheid is een uitdaging gebleken. Dat komt eraan, gedeeltelijk, aan het feit dat de verbindingen die zeer effectief zijn in het omzetten van licht in bruikbare lading het gebruik van enkele van de minst overvloedige elementen op de planeet vereisen. Neem bijvoorbeeld ruthenium en iridium, die op grote schaal worden gebruikt in chromoforen die deze door licht ingeschakelde chemische processen kunnen uitvoeren.

"Ruthenium is een van de vijf of zes minst voorkomende elementen in de aardkorst en is gewoon geen haalbare optie als lichtoogstcomponent voor een wereldwijd probleem zoals de productie van zonnebrandstof, " zei McCusker. "We moeten vervangingen vinden die overvloedig aanwezig zijn op aarde, zoals ijzer, om wereldwijde schaalbaarheid mogelijk te maken. Dit is geen technisch of fabricageprobleem, maar een van de fundamentele wetenschap die zijn oorsprong vindt in de concepten die Mendelejev ontdekte toen hij het periodiek systeem construeerde."

Dat is waar een deel van het door DOE ondersteunde onderzoek van MSU in het spel komt. Het onderzoek van McCusker is gebaseerd op een samenvloeiing van synthetische organische en anorganische chemie en een reeks spectroscopische technieken.

"Van bijzonder belang met betrekking tot onze inspanningen om zonne-energie om te zetten, is ultrasnelle tijdopgeloste laserspectroscopie, waarmee we de evolutie van een chemisch systeem kunnen volgen, minder dan een biljoenste van een seconde nadat licht is geabsorbeerd, "Zei McCusker. "Het vermogen om synthese en ultrasnelle spectroscopie in één laboratorium te combineren, is een uiterst belangrijk aspect van het onderzoek, omdat het mijn studenten en ik in staat stelt om onmiddellijke verbanden te leggen tussen de samenstelling van de moleculen die we voorbereiden en hun door licht geïnduceerde eigenschappen. "

De vooruitzichten voor dit vakgebied zijn sterk, hij voegde toe.

"Hoewel er nog veel moet gebeuren, inzicht in de periodieke aard van het probleem, gekoppeld aan het creatieve werk van een groeiend aantal onderzoeksgroepen over de hele wereld, voorspelt dat het vooruitzicht op een seismische verschuiving in de manier waarop we moleculaire anorganische chemie koppelen aan de wetenschap van het opvangen en omzetten van licht inderdaad rooskleurig is , ' zei Mc Cusker.