Sutter, Sebastian

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Molekulare Halbleiter‐Tenside mit Fullerenol‐Kopfgruppe und Farbstoffketten für die photokatalytische Umwandlung von Kohlenstoffdioxid

2019-10-28, Kunkel, Marius, Sutter, Sebastian, Polarz, Sebastian

Das natürliche Blatt ist ein Paradebeispiel für ein System, das kontinuierlich Wertschöpfung betreibt, indem es z. B. CO2 in Zucker umwandelt. Wichtigster Bestandteil sind die gekoppelten Photosysteme II und I, die in der Zellmembran eingebettet sind. Können ihre Schlüsselfunktionen auf ein Tensid übertragen werden? Wir stellen moderne Tenside vor, die sich zu zweischichtigen Vesikeln anordnen (ähnlich der Zellmembran), fähig sind, Photonen verschiedener Wellenlängen zu absorbieren und angeregte Ladungsträger auszutauschen (ähnlich zu Photosystem II und I), sowie CO2 umzuwandeln (analog zum Blatt). Die Tenside bestehen aus fünf Farbstoffeinheiten als hydrophobe Gruppe, allesamt auf einer Seite des polyhydroxylierten Fullerenols, das als Kopfgruppe dient (Janus‐artig). Wir berichten über tensidische, optische, elektronische und katalytische Eigenschaften, sowie davon, wie von den Farbstoffen absorbierte Photonen zur Fullerenol‐Kopfgruppe transportiert werden, wo sie z. B. mit CO2 reagieren und dieses zu Ameisensäure reduzieren können.

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Veröffentlichung

Molecular Semiconductor Surfactants with Fullerenol Head and Colored Tails for Photoconversion of Carbon Dioxide

2019-07-16, Kunkel, Marius, Sutter, Sebastian, Polarz, Sebastian

The leaf is paramount for a material converting waste (CO2) to value with maximum sustainability. As the most important constituent, it contains the coupled photosystems II and I imbedded in the cellular membrane of chloroplasts. Can key functions of the leaf be packed in soap? We present next generation surfactants, which self-assemble to bilayer vesicles (similar to the cellular membrane), are able to absorb photons of two different VIS-wavelengths and exchange excited charge carriers (similar to the photosystems), followed by conversion of CO2 (in analogy to the leaf). The amphiphiles contain five dye molecules as the hydrophobic entity attached exclusively to one hemisphere of a polyhydroxylated fullerene (Janus-type). The manuscript reports surfactant, optical, electronic and catalytic properties. Photons adsorbed by the dyes become transferred to the fullerenol head, where they are able react with different species like with CO2 to formic acid.