Периодический закон Менделеева и поныне имеет важное значение в научных исследованиях
В этом году отмечается 150-я годовщина создания периодической таблицы химических элементов, и принципы, положенные в её основу Дмитрием Ивановичем Менделеевым, до сих пор оказывают влияние на проводимые сегодня исследования.
В посвящённом этой годовщине выпуске журнала Science учёный из Университета штата Мичиган рассказывает о проводимых в мире исследованиях, связанных с периодическим законом Менделеева.
«Нашей целью было представить проводящиеся сейчас в мире исследования, в том числе и ведущиеся по заказу Министерства энергетики США в нашем университете работы, реализующие новые подходы к химическим процессам, инициируемым светом», — говорит химик Джеймс Маккаскер, соавтор публикации.
В этой работе Маккаскер сосредоточился на процессах поглощения света так называемыми переходными элементами периодической таблицы, которые находят применение во многих областях — от солнечной энергетики до органического синтеза.
«Эффективное преобразование солнечного света — неисчерпаемого и экологически безопасного источника энергии — критически важно для замещения ископаемых видов топлива и обуздания глобального потепления. При этом следующий важнейший процесс после поглощения света — это перенос электронов, сходный с происходящим при фотосинтезе».
Но на пути реализации этой возможности возникают определенные трудности. Частично это следствие того факта, что в состав соединений, наиболее эффективно преобразующих света в электроток, входят редкоземельные элементы. Например, рутений и иридий широко применяются в хромофорах — веществах, в которых происходят инициируемые светом химические процессы.
«Рутений находится в числе пяти-шести самых редких химических элементов в земной коре, и это исключает его использование для генерации солнечной энергии в глобальном масштабе. Требуется найти легкодоступную замену таким редким элементам. Это не является инженерной или производственной проблемой, это задача фундаментальной науки, в основе которой лежат концепции, открытые Менделеевым при создании периодической таблицы».
И здесь вступают в игру исследования, проводимые в Университете штата Мичиган по заданию Министерства энергетики. Работа Маккаскера находится на стыке органической и неорганической химии и методов спектроскопии.
«В области преобразования солнечной энергии особенное значение имеет сверхбыстрая лазерная спектроскопия, которая позволяет наблюдать изменение в химической системе через одну триллионную долю секунды после поглощения света. Возможность одновременно использовать синтез и сверхбыструю спектроскопию критически важна для исследований, поскольку это позволяет мне и моим студентам сразу определять зависимости между составом приготовленных молекул и их реакцией на свет», — говорит Маккаскер.
«Хотя многое ещё предстоит сделать, понимание периодического характера проблемы с опорой на растущее число исследователей в мире обещает значительные подвижки в этой области на стыке молекулярной неорганической химии и науки о захвате и преобразовании света».
11.02.2019 11:34
