Elitenetzwerk: Electronic Excitations

Electronic Excitations

Die Internationale Nach­wuchs­­forschungs­­gruppe „Electronic Excitations in light-converting sys­tems“ untersucht die quan­ten­me­cha­nisch­en Prozesse der Photosynthese, bei der Pflanzen die Energie von Licht um­wan­deln. Ziel der For­schungs­gruppe ist es, Auf­schluss über die Energetik und den Trans­port der vom Son­nen­licht angeregten El­ek­tro­nen zu er­hal­ten. Das Wissen über diese Prinzipien ist eine wichtige Voraus­setzung, um Tech­no­lo­gien weiter zu ent­wickeln, die das Sonnenlicht als Energiequelle nutzen.

Die Nachwuchs­forschungs­gruppe in der Übersicht

StandortUniversität Bayreuth
AnbindungElitestudiengang „Biological Physics“
Projektdauer 2018 bis 2023
Leitung Dr. Linn Leppert
E-Mail an Dr. Linn Leppert senden
Weitere InformationenWebpräsenz „Electronic Excitations in light-converting systems“

Electronic Excitations in light-converting systems

Natürliche Licht­sammel­systeme wandeln die Ener­gie des Sonnenlichts in chemische Energie um. Dies geschieht in einem kom­pli­zier­ten Prozess, der die Anregung, den Trans­port und die Trennung von La­dungs­trä­gern umfasst. Neben den Pflan­zen sind es auch Algen und einige Bakterien, die unter teil­wei­se extremen, jedoch fast immer wechsel­haften Um­welt­be­din­gun­gen Photosynthese betreiben. Dennoch laufen die quan­ten­me­cha­ni­schen Pro­zes­se, die der Photo­synthese zugrunde liegen, mit er­staun­lich hoher Effizienz ab.

Das Ziel der Internationalen Nach­wuchs­forschungs­gruppe ist es, Energie- und La­dungs­trans­port in bakteriellen Photozentren mithilfe von höchst genauen und pa­ra­me­ter­freien quan­ten­me­cha­ni­schen Methoden zu beschreiben. Dabei steht vor allem die Wech­sel­wir­kung der durch das Son­nen­licht angeregten Farbstoffmoleküle untereinander und mit ihrer Umgebung im Fokus des Interesses:
 

  • Wie können scheinbar identische Farbstoffe in unterschiedlichen Regionen des pho­to­synthetischen Zentrums völlig verschiedene Aufgaben übernehmen?
  • Welchen Einfluss hat quantenmechanische Kohärenz auf den Energietransport zum Reaktions­zentrum?
  • Wie beeinflussen die unterschiedlichen Bestandteile des Photosystems dessen opto­elektronische Eigenschaften?

Auf lange Sicht hoffen die Mitglieder der In­ter­na­tio­na­len Nach­wuchs­­for­schungs­­gruppe „Electronic Ex­ci­ta­tions in light-con­verting sys­tems“, die Design­prinzipien zu verstehen, die hohe Quan­ten­ef­fi­zi­enzen unter unter­schied­lichsten Umwelt­be­din­gun­gen er­mög­li­chen. Diese Prinzipien könnten dann auf von Menschen gemachte Licht­sam­mel­systeme, das heißt insbesondere Solar­zellen, über­tragen werden.

Porträtfoto: Dr. Linn Leppert

Durch die Förderung des Elitenetzwerks Bayern habe ich optimale Bedingungen, um meine interdisziplinären Forschungsfragen anzugehen.

Dr. Linn Leppert

Die Internationale Nach­wuchs­­forschungs­­gruppe „Electronic Excitations in light-con­verting systems“ kooperiert mit dem Elite­studiengang „Biological Physics“ der Universität Bayreuth.

Weitere Kooperationen

Universität BayreuthBayreuth, Deutschland
University of California BerkeleyBerkeley, USA
Lawrence Berkeley National LaboratoryBerkeley, USA
University of StanfordStanford, USA