Lichtenergietransfer: Molekulare Schwingungen statt Resonanz

31.03.2022

Neue Studie in The Journal of Organic Chemistry widerlegt Theorie zur Übertragung von Lichtenergie.

Bei der Photosynthese wird Lichtenergie zwischen molekularen Strukturen weitergegeben. | © Christoph Olesinski

Wenn Licht auf Materie trifft, etwa Sonnenlicht auf die Erdoberfläche, wird es meist absorbiert und rasch in Wärme verwandelt. In einigen Fällen wird die Lichtenergie aber auch zwischen molekularen Strukturen weitergegeben, indem die Energie eines durch Licht angeregten Farbstoffs auf einen zweiten übertragen wird. Ein Beispiel hierfür ist die Photosynthese. Zahlreiche technologische Entwicklungen nutzen diesen Energietransfer, für den vor etwa 70 Jahren der Physikochemiker Theodor Förster eine nach ihm benannte Theorie entwickelte: den Förster-Resonanzenergietransfer (FRET). Nach dieser Theorie wird die Lichtenergie über kleine molekulare Dipolantennen – also elektromagnetische Wechselwirkungen – strahlungslos in Resonanz weitergegeben.

Der LMU-Chemiker Prof. Heinz Langhals hat diese Theorie nun mithilfe der Synthese von Testmolekülen experimentell widerlegt. Seine Ergebnisse zeigen, dass die Energie stattdessen über molekulare Schwingungen weitergegeben wird, etwa so, wie ein Bühnenboden die Schwingungen eines Flügels auf ein dort stehendes Cello übertragen kann. Dieser Prozess kann bis hinein in Nano-Dimensionen reichen und ist nach Ansicht des Chemikers besonders für die Weiterentwicklung optischer Technologien von Interesse.

Heinz Langhals, Christian Dietl: Vibronic Intramolecular Resonant Energy Transfer along More than 5 nm: Synthesis of Dyads for a Re-Examination of the Distance Function of FRETThe Journal of Organic Chemistry 2022