Molekül speichert Sonnenlicht als Wärme ^{CEFR B2}

Chemiker der UC Santa Barbara berichten über ein modifiziertes organisches Molekül namens pyrimidone, das Sonnenlicht in chemischen Bindungen einfängt und bei Bedarf als Wärme freisetzt. Das Design knüpft an das Konzept Molecular Solar Thermal (MOST) an und ist von einer Baustein der DNA inspiriert, der sich unter UV-Licht verformen kann. Die Forschenden entwickelten eine synthetische, reversible Variante, die viele Lade- und Entladezyklen erlaubt.

Han Nguyen, Promovierende und Erstautorin, erklärte, das Team setzte auf ein kompaktes Design und entfernte unnötige Teile des Moleküls. In Zusammenarbeit mit Ken Houk an der UCLA nutzten die Forschenden computergestützte Modellierung, um zu zeigen, warum das Molekül Energie lange halten kann und jahrelang stabil bleibt, ohne die gespeicherte Energie zu verlieren.

Mechanisch verhält sich das Molekül wie eine verdrehte Feder: Sonnenlicht versetzt es in eine gespannte, energieärmere Form, die verriegelt bleibt. Ein kleiner Auslöser — etwa eine geringe Menge Wärme oder ein Katalysator — bringt das Molekül in den entspannten Zustand zurück und setzt die gespeicherte Wärme frei. Die Forscher beschrieben das Material als „wiederaufladbare Sonnenbatterie“ und betonten, dass das Konzept wiederverwendbar und recycelbar ist.

Die Energiedichte des neuen Moleküls liegt bei mehr als 1.6 MJ/kg, während eine Standard-Lithium-Ionen-Batterie bei around 0.9 MJ/kg liegt. In Experimenten reichte die freigesetzte Wärme, um Wasser unter Umgebungsbedingungen zum Kochen zu bringen — ein wichtiger Meilenstein für die MOST-Forschung. Da sich das Material in Wasser löst, könnte es tagsüber durch dachmontierte Solarkollektoren gepumpt, geladen und in Tanks zur Nutzung in der Nacht gespeichert werden. Mögliche Anwendungen sind netzferne Heizung beim Camping und wohnliche Warmwasserbereitung. Coautor Benjamin Baker weist darauf hin, dass das Material das Sonnenlicht direkt speichert, ohne ein zusätzliches Batteriesystem. Die Forschung wird durch das Moore Inventor Fellowship gefördert, das Han 2025 erhielt, um die Entwicklung weiter voranzutreiben.