I år firar det periodiska systemet 150-årsdagen, och principerna som drev Dmitri Mendeleev att konstruera sitt bord påverkar fortfarande dagens forskningsframsteg.

I ett specialnummer av Vetenskap , som firar detta sjuhundraårsjubileum, en forskare från Michigan State University lyfter fram en del av den aktuella forskningen runt om i världen som drivs av Mendeleevs inflytande.

"Vårt mål var att visa upp samtida forskning som bedrivs runt om i världen, inklusive U.S. Department of Energy-stödd forskning vid MSU, som arbetar för att förverkliga nya metoder för fotoinducerade kemiska processer, sa James McCusker, MSU-kemist och recensionsförfattare.

McCuskers bidrag fokuserade på processen för ljusabsorption som innehåller element från det så kallade "övergångsblocket" i det periodiska systemet. Föreningar från denna klass är involverade i allt från solenergikonversation till organisk syntes.

"Den effektiva fångsten och användningen av solljus - en outtömlig, en globalt tillgänglig och föroreningsfri energikälla – är avgörande för att ersätta fossila bränslen och för att mildra klimatförändringar, ", sa McCusker. "För att förverkliga detta mål, en av nyckelprocesserna som måste inträffa efter absorption av ljus är överföringen av elektroner, liknande vad växter gör i fotosyntesen."

Men att släppa lös denna förmåga har visat sig vara utmanande. Det beror på, till viss del, till det faktum att de föreningar som är mycket effektiva för att omvandla ljus till användbar laddning kräver användning av några av de minst förekommande elementen på planeten. Ta till exempel rutenium och iridium, som används i stor utsträckning i kromoforer som kan utföra dessa ljusaktiverade kemiska processer.

"Ruthenium är ett av de fem eller sex minst förekommande grundämnena i jordskorpan och är helt enkelt inte ett gångbart alternativ som ljusskördande komponent för ett globalt skalat problem som produktion av solbränsle, " sa McCusker. "Vi måste hitta ersättningar som finns i överflöd på jorden, som järn, för att göra global skalbarhet möjlig. Detta är inte ett ingenjörs- eller tillverkningsproblem, men en grundläggande vetenskap som har sitt ursprung i just de begrepp som Mendelejev avslöjade när han konstruerade det periodiska systemet."

Det är där en del av MSU:s DOE-stödda forskning kommer in i bilden. McCuskers forskning är baserad på ett sammanflöde av syntetisk organisk och oorganisk kemi samt en rad spektroskopiska tekniker.

"Särskilt viktigt med hänsyn till våra ansträngningar för omvandling av solenergi är ultrasnabb tidsupplöst laserspektroskopi, som tillåter oss att spåra utvecklingen av ett kemiskt system mindre än en biljondels sekund efter att ljus har absorberats, "Mccusker sade. "Förmågan att kombinera syntes och ultrasnabb spektroskopi i ett laboratorium är en kritiskt viktig aspekt av forskningen eftersom det tillåter mina elever och jag att göra omedelbara kopplingar mellan sammansättningen av molekylerna vi förbereder och deras ljusinducerade egenskaper. "

Utsikterna för detta område är starka, han lade till.

"Även om mycket återstår att göra, en förståelse för problemets periodiska karaktär i kombination med det kreativa arbetet av ett växande antal forskargrupper runt om i världen visar att utsikterna för en seismisk förändring i hur vi kopplar molekylär oorganisk kemi till vetenskapen om ljusfångning och omvandling verkligen är ljusa. , " sa McCusker.