Angewandte Chemie

Um eine In‐situ‐Rohstoffgewinnung (ISRU) auf Asteroiden zu realisieren, muss zunächst das Gewichts/Kosten‐Problem gelöst werden. Dafür wird es nötig sein, von Grund auf neue Technologien zu entwickeln. Basierend auf diesem Ansatz diskutiert dieser Aufsatz, inwiefern chemische Prozessintensivierung bei der Entwicklung disruptiver Technologien und Geschäftsmodelle im Bereich der ISRU helfen kann und inwiefern hiervon auch bestehende “Erd”‐Industrien und Raumfahrt‐Start‐Ups profitieren können. Die betrachtete disruptive Technologie ist die kontinuierliche Lösungsmittel‐basierte Mikroflow‐Extraktion, und als weiteres disruptives Element wird die Verwendung ionischer Flüssigkeiten diskutiert. Bei der untersuchten Weltraumtechnologie handelt es sich um den zukünftigen Asteroidenbergbau, und der Fokus liegt auf dem finalen Schritt: der Aufreinigung der abgebauten und ausgelaugten Metallmischung. Der ökonomische Schlüsselschritt wird definiert als die Reduktion der Menge des beim Asteroidenbergbau verwendeten Wassers. Dieser Aufsatz diskutiert die Effizienz und den Umfang möglicher Wege zur Wassereinsparung bis hin zum technologischen Limit der aktuell effizientesten Erd‐basierten Prozessintensivierungen in diesem Bereich und deren physikalische Limitierungen.

The birth of modern organic plastics can be traced back to the mid‐1800s with various semi‐synthetic plastics derived from cellulose nitrate. Examples of such materials include Parkesine introduced by Alexander Parkes in 1860 and celluloid introduced by John Wesley Hyatt in 1870. The history and development of these early materials is presented, while also attempting to clarify the differences between the related materials collodion, Parkesine, and celluloid.

Samples of the Ca₃Sc₂Si₃O₁₂ (CSS) host singly doped with Eu²⁺ or Yb³⁺, doubly doped with Eu²⁺ and Yb³⁺, and triply doped with Ce³⁺, Eu²⁺ and Yb³⁺ were synthesized by a sol–gel combustion process under reducing conditions. Unlike previous reports of Eu²⁺→Yb³⁺ energy transfer in other systems, the energy transfer is resonant in the CSS host and the transfer efficiency reaches 100 % for lightly doped samples. The transfer mechanism is multipolar rather than electron transfer for the sample compositions employed herein. The emission intensity of Yb³⁺ is further enhanced by co‐doping with Ce³⁺ in addition to Eu²⁺. The quantum efficiencies of the doped materials range between 9 % and 93 %.

Energiesparen ist angesagt! Eine Steigerung der Energieffizienz ermöglichen neue anorganische lumineszierende Materialien, wie sie in Displays und weißen Leuchtdioden (Bild: Farbdiagramm; Mischung der drei Emissionen A–C liefert beliebige Farbtöne innerhalb des Dreiecks) zum Einsatz kommen. In Hg‐freien Leuchtstoffröhren könnten sie einen Beitrag zum Umweltschutz leisten; außerdem liefern sie bessere Szintillatoren für die medizinische Diagnose.magnified image

Angesichts knapp werdender Rohstoffe und des zu erwartenden Klimawandels lässt sich unser Lebensstandard nur durch eine signifikante Steigerung der Energieeffizienz erhalten. Sehr viel Energie wird zur Beleuchtung oder beim Betrieb von Bildschirmen aufgewendet. Herausforderungen sind somit die Entwicklung sparsamer Leuchtmittel, wie weiße Leuchtdioden, und möglichst effizienter Bildschirmkonzepte. Die Nutzung der Sonnenenergie gelingt über Solarzellen, deren Effizienz sich deutlich verbessern muss. Einen Beitrag hierzu könnten spezielle Leuchtstoffe leisten, die zusätzlich die Stromerzeugung aus Wärmestrahlung ermöglichen. Eine weitere wichtige Anwendungsmöglichkeit findet sich bei bildgebenden medizinischen Untersuchungsverfahren, die effiziente und empfindliche Detektoren erfordern, um Patienten zu schonen. Bei der Lösung dieser zentralen Fragen stehen vielversprechende Seltenerdionen‐dotierte anorganische Festkörperverbindungen im Zentrum der Forschungsaktivitäten.

Die Bildung organischer Radikal‐Ionen durch direkten Elektronenaustausch zwischen einem Donator‐Molekül D und einem Akzeptor‐Molekül A gewinnt zunehmend an Bedeutung, besonders auch durch die Frage nach Reaktionsmechanismen mit intermediären Radikal‐Ionen. Zudem schließen alle Redoxprozesse Elektronenaustauschvorgänge ein. Nicht zuletzt sind Elektronenaffinitäten und Ionisierungsenergien für eine quantitative theoretische Behandlung des intermolekularen Elektronenaustausches und der Halbleitereigenschaften kristallisierter organischer Verbindungen und Molekülverbindungen wichtig.

Die Wechselbeziehungen innerhalb des Netzwerks von Redox‐Reaktionen, das sich über einen großen Teil der metabolisch wesentlichen Funktionen lebender Zellen erstreckt, werden erörtert. Anschließend an die Darlegung grundsätzlicher Gegebenheiten bei der Zerlegung der Brennstoffe werden einige Gruppen von Redox‐Systemen in verschiedenen Räumen der Zellen und Gewebe in ihren Beziehungen zur Biosynthese, zur Bioenergetik und zur Zellatmung behandelt. Neuere Ergebnisse aus dem Arbeitskreis der Verfasser stehen dabei im Vordergrund. Die Beispiele zeigen, wie weitgehend die Entwicklung der Problematik der dynamischen Biochemie an den Fortschritt der Cytologie gebunden ist.