В специальном выпуске журнала Science, посвященном этой полувековой годовщине, ученый из Университета штата Мичиган освещает некоторые из текущих исследований по всему миру, проводимых под влиянием Менделеева.
«Наша цель состояла в том, чтобы продемонстрировать современные исследования, проводимые во всем мире, включая U.S. Исследования в МГУ, поддерживаемые Министерством энергетики, направлены на реализацию новых подходов к фотоиндуцированным химическим процессам ", – сказал Джеймс Маккаскер, химик и автор обзора МГУ.
Вклад Маккаскера был сосредоточен на процессе поглощения света, который включает элементы из так называемого «переходного блока» Периодической таблицы.
Соединения этого класса задействованы во всем: от солнечной энергии до органического синтеза.
«Эффективное улавливание и использование солнечного света – неисчерпаемого, глобально доступного и экологически чистого источника энергии – имеет решающее значение для замены ископаемого топлива и смягчения последствий изменения климата», – сказал Маккаскер. "Для достижения этой цели одним из ключевых процессов, которые должны произойти после поглощения света, является перенос электронов, аналогичный тому, что растения делают при фотосинтезе."
Но раскрыть эту способность оказалось непросто. Частично это связано с тем, что соединения, которые очень эффективны при преобразовании света в полезный заряд, требуют использования некоторых из наименее распространенных элементов на планете.
Возьмем, к примеру, рутений и иридий, которые широко используются в хромофорах, которые могут выполнять эти химические процессы под воздействием света.
«Рутений является одним из пяти или шести наименее распространенных элементов в земной коре и просто не является жизнеспособным вариантом в качестве светособирающего компонента для решения глобальных проблем, таких как производство солнечного топлива», – сказал Маккаскер. "Нам нужно найти замену, которой на Земле много, например железо, чтобы сделать возможной глобальную масштабируемость.
Это не инженерная или производственная проблема, а проблема фундаментальной науки, берущая свое начало в тех самых концепциях, которые открыл Менделеев, когда построил периодическую таблицу Менделеева."
Вот где в игру вступают некоторые из исследований, проводимых Министерством энергетики МГУ.
Исследования Маккаскера основаны на сочетании синтетической органической и неорганической химии, а также на ряде спектроскопических методов.
«Особое значение в наших усилиях по преобразованию солнечной энергии имеет сверхбыстрая лазерная спектроскопия с временным разрешением, которая позволяет нам отслеживать эволюцию химической системы менее чем за одну триллионную долю секунды после поглощения света», – сказал Маккаскер. «Способность сочетать синтез и сверхбыструю спектроскопию в одной лаборатории является критически важным аспектом исследования, поскольку она позволяет моим студентам и мне сразу установить связь между составом молекул, которые мы готовим, и их светоиндуцированными свойствами."
Он добавил, что у этой области хорошие перспективы.
"Хотя многое еще предстоит сделать, понимание периодического характера проблемы в сочетании с творческой работой все большего числа исследовательских групп по всему миру предвещает, что перспектива сейсмического сдвига в том, как мы связываем молекулярную неорганическую химию с наукой захвата и преобразования света действительно яркая ", – сказал Маккаскер.