Lichtgetriebener Elektronentransfer durch Phospholipid‐Doppelschichten in anaerober und aerober Atmosphäre

Abstrakt In der natürlichen Photosynthese ermöglicht der lichtgetriebene Elektronentransfer durch die Thylakoidmembran eine effiziente Ladungstrennung und die Kompartimentierung von Reaktionsräumen zur Erzeugung von NADPH und CO 2 sowie die Oxidation von Wasser. Diese Reaktionen sind komplementäre Redoxreaktionen und erfordern jeweils unterschiedliche Reaktionsbedingungen für optimale Leistungsfähigkeit. Derzeitige Studien zur künstlichen Photosynthese werden hauptsächlich in Lösung durchgeführt und die Komponenten sind empfindlich gegenüber Sauerstoff, was ihre Anwendbarkeit an Luft und unter wasserspaltenden Bedingungen einschränkt. In diesem Artikel berichten wir über den lichtgetriebenen Elektronentransfer durch eine Lipid‐Doppelschichtmembran von Liposomen mittels eines starren oligoaromatischen molekularen Drahtes, der es ermöglicht, eine Oxidations‐ und eine Reduktionsreaktion, die durch die Membran räumlich getrennt sind, elektronisch zu verbinden. Der molekulare Draht hat ein einfaches, symmetrisches, leicht zu synthetisierendes Design auf der Basis von Benzothiadiazol‐ und Fluoren‐Einheiten und absorbiert Licht im sichtbaren Spektrum, wodurch er sich für die Umwandlung von Sonnenenergie eignet. Die Modellreaktionen in dieser Studie sind die lichtgetriebene NADH‐Oxidation im inneren wässrigen Kompartiment der Liposomen und die lichtgetriebene Reduktion eines organischen wasserlöslichen Farbstoffs in der äußeren wässrigen Hauptphase. Darüber hinaus ist das System sowohl in aerober als auch in anaerober Atmosphäre aktiv, was vielversprechend ist für zukünftige Reaktionen an Luft und für Reaktionen, bei denen Sauerstoff erzeugt wird, wie beispielsweise die solarbetriebene Wasserspaltung im Kontext der künstlichen Photosynthese.