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Eine internationale Forschergruppe um einen Max-Planck-Wissenschaftler bestimmt Atomanordnung im Mangan-Cluster des Photosystems II
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Der Photosystem II Kristall (Bildmitte) ist kleiner als ein Stecknadelkopf. Um ihn besser positi-onieren zu können, bestrahlen die Wissenschaftler ihn mit grünem Licht. Von oben einströ-mendes Helium kühlt ihn auf minus 260 Grad Celsius. Der hochgebündelte und polarisierte Röntgenstrahl trifft von rechts unten auf die Probe. Die Spitze des mit 30 Elementen bestückten EXAFS-Detektors ragt aus dem linken Rand.
Bild: Johannes Messinger / MPI für Bioanorganische Chemie
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Kohle, Erdöl oder Erdgas: In allen fossilen Brennstoffen steckt die Energie des Sonnenlichts - mit Hilfe der Photosynthese wurde sie in energiereichen chemischen Verbindungen gespeichert. Nun hat ein Forscher des Max-Planck-Instituts für Bioanorganische Chemie in Mülheim an der Ruhr gemeinsam mit Kollegen der TU und FU Berlin sowie des Lawrence Berkeley National Laboratory ein wichtiges Detail dieses Prozesses aufgeklärt: Die Wissenschaftler haben die Struktur des Komplexes im Photosystem II bestimmt, an dem mit der Energie des Sonnenlichts Wasser gespalten wird. Dabei entstehen neben molekularem Sauerstoff auch Protonen und chemisch gebundenen Elektronen, die sich im Prinzip zu Wasserstoff vereinigen lassen. Ließe sich dieser Prozess nachahmen, stünde ein unerschöpflicher kohlendioxidfreier Energieträger zur Verfügung.
Die künstliche Photosynthese könnte den Energieträger der Zukunft liefern - Wasserstoff. Doch dazu müssen Forscher vollständig verstehen, wie Pflanzen und photosynthetische Mikroorganismen Wasser mit der Energie des Sonnenlichtes spalten. Nur dann könnten sie diesen Prozess eines Tages nachahmen. Johannes Messinger, Privatdozent und Gruppenleiter am Mülheimer Max-Planck-Institut hat nun gemeinsam mit der Arbeitsgruppe von Athina Zouni an der TU Berlin, der Arbeitsgruppe von Wolfram Saenger an FU Berlin und der Arbeitsgruppe von Vittal K. Yachandra des Lawrence Berkeley National Laboratory einen wichtigen Beitrag dazu geleistet: Die Forscher haben die genaue Struktur des manganhaltigen Teils des Clusters bestimmt, an dem Wasser in seine Bestandteile zerlegt wird - dem entscheidenden Schritt der Photosynthese, der sich technisch bislang nicht effizient imitieren lässt.
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