Selbstorganisierte Elektronenübertragung

In diesem steinigen, zerzausten Bergwald auf 1700 m Höhe, den ich manchmal aufsuche, wird einem besonders bewusst, was die Natur leistet, wenn sie der Atmosphäre durch Photosynthese Kohlendioxid entzieht. Die meisten chemischen Umwandlungsprozesse von Energie erfordern eine Übertragung mehrerer Elektronen, um das gewünschte Produkt zu erhalten. Dies stellt eine große Herausforderung für die Katalyse dar. Bei der effizienten Wasserspaltung werden dem Wasser mit relativ geringem Energieaufwand vier Elektronen entzogen. Das Problem besteht darin, dass bereits die Entnahme des ersten Elektrons mehr als das Doppelte dieser Energie benötigt.

Die von mir angestrebte Lösung ist ein katalytisches System, bei dem die Entnahme des ersten Elektrons über Rückkopplungsprozesse an die folgenden Entnahmeschritte gekoppelt ist. Mathematische Berechnungen zeigen, dass das erste Elektron dazu gebracht werden kann, innerhalb einer effizienten, kollektiven Multielektronenübertragung die folgenden zu „versklaven“, wie Photonen es in einem Laser vollbringen (z.B. Ref. 168, 169, 235, 279).