1.5个世纪过去了,伟大的元素周期表依然影响着当代论文发表

【字体: 时间:2019年02月12日 来源:生物通

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  今年是元素周期表诞生150周年,德米特里•门捷列夫(Dmitri Mendeleev)建立的周期表原则仍然剧烈影响着当今的研究进展。

  

《Science》特刊报道了密歇根州立大学科学家撰写的周年纪念综述文章,强调了在门捷列夫的影响下,当代全球范围涌现的新研究。

文章作者James McCusker的主要研究贡献集中在光吸收过程,其包含了元素周期表中的“过渡块”元素。这类化合物涉及从太阳能转化到有机合成的所有领域。

“更有效地捕捉和利用光能(一种取之不尽、全球可及、无污染的能源)对替代化石燃料和缓解全球气候变化至关重要,” McCusker说。“为了实现这一目标,吸收光后必须发生一个关键的电子转移过程,类似植物的光合作用。”

但事实证明,该过程具有挑战性,一方面将光转化为可用电荷的化合物组成需要使用地球上某些最不丰富的化学元素,例如钌(ruthenium)和铱(iridium)。许多发色团必须含有它们才能启动这些光能化学过程。

“钌是地球地壳最不丰富的五六种元素之一,从解决全球问题出发(例如大规模制造太阳能采光组件),它并非一个可行的选择,”McCusker说。“我们要的是地球上含量丰富的替代品,如铁。然而,这不是一个简单的工程或制造问题,而是一个基础科学问题,起源于门捷列夫构建元素周期表时发现的概念。”

美国能源部正在资助密歇根州立大学开发基于合成有机化学和无机化学以及一系列光谱技术的融合研究。

“对于我们的太阳能转换工作,特别重要的是超快时间分辨激光光谱学,它能让我们在光被吸收后不到万亿分之一秒的时间内跟踪化学系统的演化,”McCusker说。“在实验室研究中,结合合成和超快光谱学的性能是一个非常重要的研究方向,因为它将允许我和我的学生们直接建立分子组分和它们的光诱导特性之间的联系。”

这一领域的前景很好,他补充说道。

“尽管还有很多工作要做,随着对周期性本质的理解,加上世界上越来越多研究小组的创造性工作,我如何介入分子无机化学与光捕获获科学将发生翻天覆地地转变,前景一片光明,”McCusker说。

原文检索:Electronic structure in the transition metal block and its implications for light harvesting

(生物通:伍松)

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