Dansen mellan elektroner och protoner får en ny twist
2019-04-17
Men hjälp av ljusenergi kan man flytta elektroner och protoner och därigenom skapa energirika tillstånd. Men elektronen och protonen vill gärna rymma tillbaka till ursprungsläget. I en ny artikel i Science visar forskare från Yale och Uppsala universitet att ju högre energi man har lagrat, desto längre tid tar det för läget att gå tillbaka. Tvärtemot hur kemiska reaktioner normalt beter sig.
Kemiska reaktioner där elektroner och protoner överförs mellan molekyler ligger till grund för många viktiga processer inom kemin och biologin. Det gäller så vitt skilda processer som reaktioner i bränsleceller, kopiering och reparation av DNA, samt de reaktioner i våra mitokondrier där vi utvinner energi ur födoämnen. Ett framtida exempel är konstgjord fotosyntes för att göra bränslen från solenergi och vatten. Där spjälkar man vatten till syrgas genom att ta fyra elektroner och fyra protoner från två vattenmolekyler. Samtidigt kombinerar man elektroner och protoner till vätgas, som ett förnybart bränsle. Kan vi kontrollera hur överföringar av elektroner och protoner kopplar till varandra kan vi omvandla solenergin mer effektivt.
Resultat av stort grundläggande intresse
I en ny artikel i den vetenskapliga tidskriften Science beskriver forskare från Uppsala universitet, tillsammans med kollegor vid Yale University, hur man lyckats påvisa ett viktigt fenomen. Forskarna har fångat in ljus med hjälp av en molekyl och använt ljusenergin för att överföra en elektron och en proton till en annan del av samma molekyl. Då bildas ett mycket energirikt tillstånd som man kan utnyttja för vidare reaktioner. Men ett stort problem är att elektronen och protonen mycket snabbt kan gå tillbaka dit de kom ifrån, vilket kallas rekombination, och då har man förlorat all energi.
Vad forskarna nu har visat är att rekombinationen går långsammare ju högre energi man har lagrat, vilket är tvärtemot hur kemiska reaktioner normalt beter sig. Fenomenet är känt för relaterade reaktioner av rena elektronöverföringar, och kallas för ”Marcus inverterade region” efter R. A. Marcus (Nobelpris 1992), men på teoretiska grunder har man trott att detta fenomen inte kan uppstå för proton-kopplade elektronöverföringar. Resultatet är av stort grundläggande intresse och öppnar för nya möjligheter att designa kemiska system för bland annat omvandling av solenergi till ett bränsle.
Publikation:
Giovanny A. Parada, Zachary K. Goldsmith, Scott Kolmar, Belinda Pettersson Rimgard, Brandon Q, Mercado, Leif Hammarström, Sharon Hammes-Schiffer, James M. Mayer (2019) Concerted proton-electron transfer reactions in the Marcus inverted region, Science
Text: Linda Koffmar
News and Events at Physical Chemistry
-
Solcellsforskning på Ångström i fokus
2020-10-19
Professor Jacinto Sá och Cristina Paun har tillsammans skapat företaget Peafowl Solar Power, deras huvuduppgift är att skapa så effektiva solceller som möjligt, utan att kompromissa med utseendet. Det har lett till världens första transparenta solcell.
-
Apply for: PhD in Chemistry with specialization in Physical Chemistry
2020-05-18
There is now an available PhD Student position in Physical Chemistry (closing 1st of June). See more information below.
In the research program Physical Chemistry we conduct fundamental and goal oriented research mainly in photochemistry and chemical dynamics, laser spectroscopy as well as molecular and mesoscopic systems for solar energy conversion. Many of the professors in the Physical Chemistry program are part of the cross-disciplinary collaboration project of the Consortium for Artificial Photosynthesis.
-
Congratulations to Dr. Jacinto Sá and Cristina Paun for a start-up stage 2 grant from VINNOVA for Peafowl Solar Power AB
2020-04-17
-
Congratulations to Dr. Haining Tian for receiving the large Göran Gustafsson Prize for young researchers
2020-04-17
Each year, the Göran Gustafsson Foundation give out several awards, one in particular is called the grand prize.
-
Congratulations to Dr. Haining Tian for becoming a Wallenberg Academy Fellow
2020-04-17
Associate Professor Haining Tian from Physical Chemistry was recently awarded a Wallenberg Academy Fellow for his research on catalysts for the solar fuels of the future.
-
Dissertation: Lei Tian
2020-02-24
Title: Exploring Dye-Sensitized Mesoporous NiO Photocathodes: from Mechanism to Applications.
-
Postdoc position in Physical Chemistry: Soap Film Artificial Photosynthesis
2019-05-09
-
Dissertation: Shihuai Wang
2019-04-17
Title: Probing Catalytic Reaction Mechanisms of Biomimetic Diiron Complexes through Time-resolved Absorption Spectroscopy.
-
Dansen mellan elektroner och protoner får en ny twist
2019-04-17
Men hjälp av ljusenergi kan man flytta elektroner och protoner och därigenom skapa energirika tillstånd. Men elektronen och protonen vill gärna rymma tillbaka till ursprungsläget. I en ny artikel i Science visar forskare från Yale och Uppsala universitet att ju högre energi man har lagrat, desto längre tid tar det för läget att gå tillbaka. Tvärtemot hur kemiska reaktioner normalt beter sig.
-
Press release: Soap Film based Artificial Photosynthesis (SoFiA) - EU project
2019-04-12
SoFiA receives funding from the FET OPEN 2018 call within the Horizon 2020 program. Coordinated by Prof. Leif Hammarström from Uppsala University, the interdisciplinary project features 8 partner institutions from 6 different countries.
-
PhD thesis defense: Wenxing Yang
2017-02-08
Wenxing Yang defends his PhD thesis, "Exploring Electronic Processes at the Mesoporous TiO2/Dye/Electrolyte Interface", in Polhemsalen, Friday February 10 at 10:15 hrs. Opponent is professor Jerry Meyer from the University of North Carolina at Chapel Hill.
Please observe the location has been chaned to Polhemsalen!
-
Nov. 3, 2016: New Research Council (VR) grants
2016-11-29
Big congratulations to Erik Johansson and Leif Hammarström who got their applications to the Swedish Research Council (VR) granted as of November 3, 2016.
-
PhD thesis defense: Oct. 21, 13.15, Lei Zhang
2016-11-29
Lei Zhang defends the thesis “Exploring Electron Transfer Dynamics of Novel Dye Sensitized Photocathodes – Towards Solar Cells and Solar Fuels” in Häggsalen at October 21, 13.15. Faculty Opponent: Prof. Yiying Wu, Ohio State University.
-
New Associate Professor in Physical Chemistry
2016-11-29
We welcome Erik Johansson, who has been Researcher at Uppsala University.
-
New Professor in Physical Chemistry
2016-11-29
We welcome Sebastian Westenhof, who comes from a position at Gothenburg University.
-
Nov. 3, 2016: New Research Council (VR) grants
2016-11-15
Big congratulations to Erik Johansson and Leif Hammarström who got their applications to the Swedish Research Council (VR) granted as of November 3, 2016.
-
PhD thesis defense: Oct. 21, 13.15, Lei Zhang
2016-11-15
Lei Zhang defends the thesis “Exploring Electron Transfer Dynamics of Novel Dye Sensitized Photocathodes – Towards Solar Cells and Solar Fuels” in Häggsalen at October 21, 13.15. Faculty Opponent: Prof. Yiying Wu, Ohio State University.
-
New Associate Professor in Physical Chemistry
2016-11-15
We welcome Erik Johansson, who has been Researcher at Uppsala University.
-
New Professor in Physical Chemistry
2016-11-15
We welcome Sebastian Westenhof, who comes from a position at Gothenburg University.
-
SEMINAR: "Dye-sensitized solar cells", Dec. 4, at 14:15 hrs, Joseph T. Hupp
2015-12-01
Prof. Joseph T. Hupp (Northwestern Univ.), gives a seminar on the subject "dye-sensitized solar cells", Friday, December 4, at 14:15 hrs, in Fakultetsrummet.
-
SEMINAR: "Metal-organic frameworks", Dec. 3, at 14:15 hrs, Prof. Joseph T. Hupp
2015-12-01
Prof. Joseph T. Hupp (Northwestern Univ.) gives a seminar on the subject "metal-organic frameworks" this Thursday, December 3, at 14:15 hrs, in the seminar room, Hourse 7, level 1.
-
DOCENT LECTURE: Nov. 24 at 16:15 hrs by Ana Morandeira
2015-11-20
"Circumventing the Shockley-Queisser Limit to Make More Efficient Solar Cells."
A docentureship lecture by Ana Morandeira.Date: November 24, 2015, at 16:15 hrs
Location: Room 4004, Ångström Laboratory (Lägerhyddsvägen 1) -
Solar fuel for the car of the future
2015-11-10
A painstaking work to find the optimum setting for all the knobs on a large mixing board. That is how Leif Hammarström described the work to develop a technology to produce fuel from sunlight.
-
Hannah Ellis praised for her collaboration efforts
2015-11-09
The Uppsala Regional Council awards the best collaboration efforts. This year, the prize goes to Hanna Ellis at UU and Cecilia Sundberg at SLU. The formal ceremony takes place at the regional association council meeting on December 10.
-
PHD DEFENSE: Nov. 19 at 10:00 hrs by Ahmed El-Zohry
2015-11-07
Ahmed El-Zohry will defend this thesis entitled "Exploring Organic Dyes for Grätzel Cells Using Time-Resolved Spectroscopy".
Location: Häggsalen
-
SEMINAR: Nov. 20 at 10:15 hrs by Prof. Eric Vauthey
2015-11-06
Prof. Eric Vauthey (Univ. Geneva) gives a lecture.
Location: Seminar room, House 7, floor 1.
-
"Zombie solar cells" discovered
2015-10-07
Gerrit Boschloo's research group at Uppsala University has discovered a "zombie solar cell" that continues to generate electricity with unexpected effectiveness although the liquid transferring charges between the electrodes has dried out. The results were recently published in the journal Energy and Environmental Science.
-
Solar fuel ahead
2015-06-01
Report in the Swedish Radio program "Vetandets värld". (2015-04-27)