Was Licht bewirken kann
Photonen, Licht, Stoff- und Energieumwandlungen. Teil 2 von 2
Prof. Dr. Dieter Wöhrle
Fachbereich 2 (Biologie, Chemie), Universität Bremen, Postfach 330440, D-28334 Bremen
Search for more papers by this authorProf. Dr. Dieter Wöhrle
Fachbereich 2 (Biologie, Chemie), Universität Bremen, Postfach 330440, D-28334 Bremen
Search for more papers by this authorAbstract
deLicht basiert auf Photonen. Im Teil 1 wurde der gegenwärtige Kenntnisstand über Photonen behandelt. Außerdem standen die Sonne als natürliche Strahlungsquelle und verschiedene künstliche Strahlungsquellen und deren Bedeutung im Mittelpunkt. Im Fokus von Teil 2 stehen bedeutende Beispiele der Wechselwirkung von Photonen mit Materie. Die solare Einstrahlung ist mit der Photosynthese, die kurz behandelt wird, der Ausgangspunkt der irdischen Biosphäre. Photonen als kleinste Werkzeuge fließen mit ihrer Energie in chemische Prozesse der Photokatalyse und Photochemie ein. Solare Einstrahlung ist auch die Voraussetzung für physikalische Energiegewinnung in photovoltaischen Solarzellen und der Solarthermie. Photonen aus solarer Einstrahlung und auch künstlichen Strahlungsquellen werden eine zunehmende Bedeutung in einer Photonenwirtschaft spielen.
Abstract
enLight is based on photons. Therefore, in Part 1 the current state of knowledge on photons was treated. Then this part concentrates on the importance of the sun as a natural source of radiation and various artificial radiation sources. In the focus of Part 2 are important examples of the interaction of photons with matter. The solar irradiation with photosynthesis, which is discussed briefly, is the starting point of the Earth's biosphere. Photons as the smallest tools are incorporated with their energy into chemical processes of photocatalysis and photochemistry. Solar irradiation is also a prerequisite for physical energy in solar cells and also thermal solar heat. Photons from solar radiation and also artificial radiation sources will play an increasing role in a photon economy.
Supporting Information
As a service to our authors and readers, this journal provides supporting information supplied by the authors. Such materials are peer reviewed and may be re-organized for online delivery, but are not copy-edited or typeset. Technical support issues arising from supporting information (other than missing files) should be addressed to the authors.
Filename | Description |
---|---|
ciuz_201600733_sm_suppinfo.pdf304.1 KB | suppinfo |
Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article.
Literatur
- 1 D. Wöhrle, Chem. Unserer Zeit 2015, 49, 386–401.
- 2 D. Wöhrle und O. R. Hild, Chem. Unserer Zeit 2010, 44, 174–189. K. Roth und S. Streller, Chem. Unserer Zeit 2010, 44, 284–259.
- 3 C. Haebner, K. Köhler und K. Wussow, Chem. Unserer Zeit 2014, 48, 246–259.
- 4 D. Wöhrle, M. W. Tausch und W.-D. Stohrer, Photochemie: Konzepte, Methoden, Experimente, Wiley-VCH, Weinheim, 1998.
- 5 a) Photosynthese (Hrsg.: D. P. Häder), Thieme Verlag, Stuttgart, 1999; b) U. Lüttke und M. Kluge, Die einführende Biologie der Pflanzen, Wiley-VCH, Weinheim, 2006; c) Grundstudium Biologie. Botanik (Hrsg.: K. Munk), Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 2001, S. 5–27. d) M., Chen, H., Scheer, J. Porphyrins Phthalocyanines, 2015, 17, 1–15.
- 6a)
M. D. Kärkäs,
O. Verho,
E. V. Johnston und
B. Åkermark,
Chem. Rev.
2014,
114,
11863–12001.
b)
S. Berardi,
S. Drouet,
L. Francàs,
C. Gimbert-Suriñach,
M. Guttentag,
C. Richmond,
T. Stoll und
A. Llobet,
Chem. Soc. Rev.
2014,
43,
7501–7519.
c)
D. Kim et al.,
Angew. Chem.
2015,
127,
2–10;
10.1002/ange.201410932 Google Scholard) C Neinhuis, D. Bahnemann, Chem. Unserer Zeit 2014, 48, 92–100; http://de.wikipedia.org/wiki/Spezial:ISBN-Suche/3827409098.
- 7a) W. Lubitz, H. Ogata, O. Rüdiger und E. Reijerse, Chem. Rev. 2014, 114, 4081–4148. b) A. Badura, B. Esper, K. Ataka, C. Grunwald, C. Wöll, J. Kuhlmann, J. Heberle und M. Rögner, Photochem. Photobiol. 2006, 82, 1385–1390.
- 8 a) H. Kisch, Semiconductor Photocatalysis, Wiley-VCH, Weinheim, 2015. b) H. Kisch, Nachr. Chem. 2015, 63, 28–35. c) T. Ohno, L. Bai, T. Hisatomi, K. Maeda und K. Domen, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 8254–8259.
- 9 Y. Sasaki, H. Nemoto, K. Saito und A. Kudo, J. Phys. Chem. C 2009, 113, , 17536–17542.
- 10a) O. Khaselev, J. A. Turner, Science 1998, 280, 425–427. b) J. Luo, J.-H. Im, M. T. Mayer, M. Schreier, M. Khaja azeeruddin, N.-G. Park, S. D. Tilley und M. Grätzel, Science 2014, 345, 1593–1596. c) F. F. Abdi, L. Han, A. H. M. Smets, M. Zeman, B. Dam und R. van de Krol, Nat. Commun. 2013, 4, 2195. d) S. Berardi, S. Drouet, L. Francàs, C. Gimbert-Suriñach, M. Guttentag, C. Richmond, T. Stoll und A. Llobet, Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 7501–7519.
- 11a) M. Schröder, K. Kailasam, S. Rudi, K. Fündling, J. Rieß, M. Lublow, A. Thomas, R. Schomäcker und M. Schwarze, RSC Adv. 2014, 4, 50017–50026. b) M. Schwarze, M. Schröder, GIT Labor-Fachz. 2015, 6, 24–26.
- 12a) S. N. Habisreutinger, L. Schmidt-Mende und J. K. Stolarczyk, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 7372–7408. Angew. Chem. 125 (2013), 7516–7557. b) K. Li, X. An, K. Hyeon Park, M. Khraisheh und J. Tang, Catal. Today 2014, 224, 3–12.
- 13a) Y. Liu, B. Huang, Y. Dai, X. Zhang, X. Qin, M. Jiang und M.-H. Whangbo, Catal. Commun. 2009, 11, 210–213. b) P. Kumar, B. Sain und Suman L. Jain, J. Mater. Chem. A 2014, 2, 11246–11253.
- 14 H. D. Roth, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1989, 28, 1193–1207. Angew. Chem., 1989, 101, 1220–1234.
- 15 a) Handbook of Synthetic Photochemistry (Hrsg.: A. Albini und M. Fagnoni), Wiley-VCH, Weinheim, 2010; b) V. Balzani, P.Ceroni und A. Juris, Photochemistry and Photophysics, Wiley-VCH, Weinheim, 2014.
- 16a)
H. Baumann,
U. Ernst,
M. Goez,
A. Griesbeck,
M. Oelgemöller,
T. Oppenländer,
M. Schlörholz und
B. Strehmel,
Nachr. Chem.
2014,
62,
507–512.
b)
B. Stremel,
Nachr. Chem.
2014,
62,
128–133.
10.1002/nadc.201490044 Google Scholarc) A. Griesbeck, H. Ihmels, K. Licha, T. Mielke, M. Senge, B. Strehmel und D. Wöll, Nachr. Chem. 2014, 62, 612–616; (Verfügbar als E-Paper: www.nachrichtenausderchemie.de; Anmelden; Heft auswählen; E-Paper aufrufen).
- 17a)
P. Esser,
B. Pohlmann und
H.-D. Scharf,
Angew. Chem. Int. Ed.
1994,
33,
2009–2023.
Angew. Chem.
1994,
106,
2093–2108.
b)
J. Mattey,
Chem. Unserer Zeit
2002,
36,
98–106; c) www.dlr.de, suchen: Institut für solarchemische Synthesen.
10.1002/1521-3781(200204)36:2<98::AID-CIUZ98>3.3.CO;2-M Google Scholar
- 18 a) Homepage M. Tausch: www.chemiedidaktik.uni-wuppertal.de; Stichwort Experimente; b) Photochemical Key Steps in Organic Synthesis (Hrsg.: J. Mattay und A. Griesbeck), VCH Verlagsgesell., Weinheim, 1994.
- 19a) J. J. Douglas, J. D. Nguyen, K. P. Cole und C. R. J. Stephenson, Aldrichimica Acta 2014, 47, 15–25. b) S. Lin, M. A. Ischay, C. G. Fry und T. P. Yoon, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19350–19353.
- 20a) A. G. Griesbeck, A. Bartoschek, T. T. El-Idreesy, O. Höinck und C. Miara, J. Mol. Catal. A: Chem. 2006, 251, 41–48. b) R. Gerdes, O. Bartels, G. Schneider, D. Wöhrle und G. Schulz-Ekloff, Polym. Adv. Technol. 2001, 12, 152–160. c) R. Gerdes, O. Bartels, G. Schneider, D. Wöhrle und G. Schulz-Ekloff, Int. J. Photoenergy 1999, 41–47.
- 21a) C. Jung, K.-H. Funken, J. Ortner, Photochem. Photobiol. Sci. 2005, 3, 409–411. b) M. Oelgemöller, C. Jung, J. Matttay, Pure Appl. Chem. 2007, 79, 1939–1947.
- 22 a) M. Kleemann und M. Meliß, Regenerative Energiequellen, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 1993; b) U. Ecker, Solare Technologien für Gebäude. Grundlagen und Praxisbeispiele, Vieweg + Teubner Verlag, Wiesbaden, 2012.
- 23 K. A. Emery, M. A. Green, Y. Hishikawa, W. Warta und E. Dunlop, Prog. Photovolt. Res. Appl. 2015, 23, 1–9.
- 24 a) V. Quaschning, Regenerative Energiesysteme, Hanser-Verlag, München, 2013 R. W. Miles, G. Zoppi und I. Forbes, Mater. Today, 2007, 10, 20–27.
- 25 P. Würfel, Physik der Solarzellen, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 2000.
- 26 N. Yeh, P. Yeh, Renewable Sustainable Energy Rev. 2013, 21, 421–431.
- 27a) R. O'Regan und M. Grätzel, Nature 1991, 353, 737–740. M. L. Parisi, S. Maranghi, R. Basosi, Renewable Sustainable Energy Rev. 2014, 39, 124–138. M. Ye, X. Wen, M. Wang, J. Iocozzia, N. Zhang, C. Lin, Z. Lin, Mater. Today 2015, 18, 155–162.
- 28a) S. Mathew, M. Grätzel et al., Nat. Chem. 2014, 6, 241–247. b) A. Hinsch et al., Prog. Photovolt. Res. Appl. 2012, 20, 698–710.
- 29a) N.-G. Park, Mater. Today 2015, 18, 65–72. b) H. Zhou, Q. Chen, G. Li, S. Luo, T.-b. Song, H.-S. Duan, Z. Hong, J. You, Y. Liu und Y. Yang, Science 2014, 345, 542–546. c) B. J. Kim, Energy Environ. Sci 2015, 8, 916–921. d) S. Razza, F. Di Giacomo, F. Matteocci, L. Cinà, A. Lorenzo Palma, S. Casaluci, P. Cameron, A. D'Epifanio, S. Licoccia, A. Reale, T. M. Brown, A. Di Carlo, J. Power Sources 2015, 277, 286–291.
- 30a) C. W. Tang, Appl. Phys. Lett. 1986, 48, 183–185. b) D. Wöhrle, L. Kreienhoop, G. Schnurpfeil, J. Elbe, B. Tennigkeit, S. Hiller und D. Schlettwein, J. Mater. Chem. 1995, 5, 1819–1829.
- 31a) A. Mishra und P. Bäuerle, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 2020–2067. Angew. Chem. 2012, 124, 2060–2209. b) V. Malytskyi, J.-J. Simon, L. Patrone und J.-M. Raimundo, RSC Adv. 2015, 5, 354–397.
- 32a) A. Mishra, M. Pfeiffer und P. Bäuerle, Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 897–910. b9 R. Fitzner, E. Mena-Osteritz, A. Mishra, G. Schulz, E. Reinold, M. Weil, C. Körner, H. Ziehlke, C. Elschner, K. Leo, M. Riede, M. Pfeiffer, C. Uhrich und P. Bäuerle, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11064–11067.
- 33a) M. Riede, C. Uhrich, J. Widmer, R. Timmreck, D. Wynands, G. Schwartz, W.-M. Gnehr, D. Hildebrandt, A. Weiss, J. Hwang, S. Sundarraj, P. Erk, M. Pfeiffer, K. Leo, Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 3019–3028; b) www.heliatek.com.
- 34 M. C. Scharber und N. S. Sariciftci, Prog. Polym. Sci. 2013, 38, 1929–1940. b) B. C. Thompson, J. M. J. Fréchet, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 58–77. Angew. Chem. 2008, 120, 62–82.
- 35a) Y. Liu, C.-C. Chen, C.-C. Chen, Z. Hong, J. Gao, Y. (Michael) Yang, H. Zhou, L. Dou, G. Li und Y. Yang, Sci. Rep. 2013, 3, 3356. b) C.-C. Chen, W.-H. Chang, K. Yoshimura, K. Ohya, J. You, J. Gao, Z. Hong und Y. Yang, Adv. Mater. 2014, 26, 5670–5677.
- 36 M. Jørgensen, K. Norrman, S. A. Gevorgyan, T. Tromholt, B. Andreasen, F. C. Krebs, Adv. Mat. 2012, 24, 580–612.
- 37 D. Scherr, Chemkon 2014, 21, 31–36.
- 38 R. E. Blankenship, D. M. Tiede, J. Barber, G. W. Brudvig, G. Fleming, M. Ghirardi, M. R. Gunner, W. Junge, D. M. Kramer, A. Melis, T. A. Moore, C. C. Moser, D. G. Nocera, A. J. Nozik, D. R. Ort, W. W. Parson, R. C. Prince und R. T. Sayre, Science 2011, 332, 805–809.
- 39 Bei google eingeben: Fraunhofer: ISE Studie Stromgestehungskosten Erneuerbare Energien.pdf.
- 40 J. Kalowekamo und E. Baker, Sol. Energy 2009, 83, 1224–1231.