Chrom soll seltene Edelmetalle ersetzen

Chrom und seine Verbindungen finden auf verschiedene Weisen Anwendung. So wird Chrom etwa als korrosions- und hitzebeständige Legierung eingesetzt, in Form von verchromten Alufelgen oder in Edelstahlküchen. Künftig soll das Metallelement auch unsere Smartphone-Bildschirme erhellen oder bei der Umwandlung von Solarenergie helfen. Forschenden der Universität Basel ist es gelungen, Chrom-Verbindungen zu entwickeln, welche die Edelmetalle Osmium und Ruthenium in Leuchtstoffen und Katalysatoren ersetzen, wie es in einer Mitteilung heisst.  

Osmium und Ruthenium sind selten und müssen unter aufwändigen Verfahren gewonnen werden. Chrom komme hingegen 20’000 Mal häufiger in der Erdkruste vor als Osmium und sei wesentlich kostengünstiger. Die entwickelten Chrom-Verbindungen hätten sich nun als effiziente Katalysatoren von fotochemischen Reaktionen erwiesen. 

So bestrahlten die Forschenden die Chrom-Verbindungen mit einer roten Lampe, um die Energie des Lichts in Molekülen zu speichern, wie es weiter heisst. Diese Energie könne dann als Brennstoff für andere Prozesse genutzt werden. Der Forschungsleiter Oliver Wenger vom Departement Chemie erklärt: "Hier besteht also Potenzial, unsere neuen Materialien in der künstlichen Fotosynthese einzusetzen, um solare Brennstoffe herzustellen". 

Verpackt in ein organisches Gerüst

Laut Mitteilung bauten die Forschenden die Chrom-Atome in ein organisches Molekülgerüst ein. Dieses bestehe aus Kohlenstoff, Stickstoff und Wasserstoff. Das Gerüst sei so gestaltet worden, dass es besonders steif sei und die Chrom-Atome gut verpacke. In diesem Gerüst eingeschlossen, liessen sich Energieverluste durch unerwünschte Molekülschwingungen minimieren sowie die Leuchtstoff- und Katalyseeigenschaften optimieren. Die Forschenden merken jedoch an, dass dieses Gerüst aufwändiger sei als bei Edelmetallen und deshalb weiterer Forschungsbedarf bestehe. 

Reaktionsfreudiges Chrom

Im Molekülgerüst eingepackt, zeige sich Chrom unter Lichtbestrahlung viel reaktionsfreudiger als Edelmetalle. Dies erlaube fotochemische Reaktionen, die ansonsten schwierig anzustossen seien. Die neuen Chrom-Verbindungen erreichten Leuchtstoff- und Katalyse-Effizienzen, die denen von edelmetallhaltigen Metallen sehr nahe kämen.

Die Forschungsgruppe der Universität Basel wolle nun die Materialien auf einer grösseren Mengenskala weiterentwickeln, um deren Anwendungspotenziale breiter zu testen. Zusätzliche Verbesserungen sollen dafür sorgen, dass Leuchten in Spektralfarben von blau, grün und rot erreicht werden können. Mit der Verbesserung der Katalyse-Eigenschaften hoffen die Forschenden, dass die Umwandlung und Speicherung von Sonnenlicht in Form von chemischer Energie wie bei der Fotosynthese näher rücke. 

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