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Nanotechnologie: Künstliche Blätter für die Energie von morgen

Machen wir’s den Pflanzen nach! Frei nach dem Motto der Csardasfürstin haben Forscher eine Elektrode entwickelt, die mit Quantenpunkten Sonnenlicht einfängt und durch die Elektrolyse von Wasser mit hoher Ausbeute den mutmaßlichen Energieträger der Zukunft liefert: Wasserstoff.
Natürliche und künstliche Fotosynthese
Die Sonne stellt in weniger als zwei Stunden mehr Energie zur Verfügung, als die gesamte Menschheit in einem Jahr verbraucht. Seit jeher nutzt die Natur diese unerschöpfliche Energiequelle, um aus Kohlendioxid, Wasser und Licht Kohlenhydrate wie Stärke und Zucker sowie Sauerstoff herzustellen. Bei dieser Fotosynthese, die in Pflanzen in den so genannten Chloroplasten stattfindet, spielt Chlorophyll eine entscheidende Rolle. Es ist der Hauptbestandteil zweier Pigmente, die als Antennen für Licht fungieren. Das eine gibt nach der Absorption von Photonen Elektronen ab, die über verschiedene Zwischenstufen zur Synthese von Kohlenhydraten dienen. Diese Elektronen erhält es dann vom zweiten Pigment zurück, das sie - ebenfalls nach Anregung durch Licht - Wassermolekülen entreißt, wobei Sauerstoff entsteht.

In Zeiten des Klimawandels, verursacht durch den exzessiven Verbrauch fossiler Brennstoffe, hat auch der Mensch ein großes Interesse daran, die Sonne als saubere Energiequelle zu nutzen. Bisher steht dabei zwar die Stromerzeugung im Vordergrund. Doch nicht weniger verlockend scheint die Idee, die natürliche Fotosynthese nachzuahmen, um solare Brennstoffe herzustellen. Dabei liegt es zunächst...

Kennen Sie schon …

Spektrum der Wissenschaft – Dunkle Kometen: Geisterfahrer im Sonnensystem

Eine kleine Gruppe von Himmelsobjekten sorgt für Rätselraten unter Fachleuten: Obwohl die Brocken keinen Schweif aus Gas und Staub aufweisen, bewegen sie sich wie Kometen. Was treibt diese Dunklen Kometen an? Könnten sie sogar Hinweise auf den Ursprung des Wassers auf der Erde liefern? Weitere Themen in dieser Ausgabe: Die Ökologin Katja Tielbörger und der Molekularbiologe Detlef Weigel diskutieren darüber, wie ein Kompromiss zur Neuregelung der Grünen Gentechnik aussehen könnte. Sie sind sich einig: Man muss das gesamte System betrachten. Angesichts des Internationalen Jahres der Quantenphysik gehen wir der Frage nach, warum selbst Physiker die Quantenmechanik nicht verstehen – und was ihre Formeln über die Wirklichkeit aussagen. Außerdem stellen wir Ihnen vor, was Mikrofossilien über die Zeitgenossen der Dinosaurier verraten, und wir präsentieren Ihnen die Farbenpracht des altägyptischen Tempels von Esna. Fünf Jahre arbeiteten Restauratoren an der Rekonstruktion. Das Ergebnis ist spektakulär.

Spektrum - Die Woche – Solarzellen über dem Acker

Warum stehen immer mehr Äcker voller Solarpanels? Kann die Energiewende gelingen, ohne wertvolle Ackerflächen zu verlieren? Eine mögliche Lösung: Agri-Photovoltaik. In dieser Ausgabe von »DIE WOCHE« erfahren Sie, wie Landwirtschaft und Energie zusammengehen können.

Spektrum - Die Woche – Wenn das Stromnetz aus dem Takt gerät

Mit Solarmodulen, Hochspannungsleitungen und Batterien sind wir vertraut. Phasenschieber, Stromrichter und Schwungmasse könnten bald ebenso wichtig sein. Nach dem Blackout in Spanien und Portugal analysiert unser Autor die Ursachen und Lösungen für die Stabilität des europäischen Stromsystems.

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