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Licht zur Herstellung energiereicher Chemikalien nutzen

DFG fördert neuen Chemie-Sonderforschungsbereich/Transregio der Universitäten Ulm und Jena, der nachhaltige Energiewandler nach dem Vorbild der Natur erforschen will
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17.05.2018
Emission von Rylene-Farbstoffen, die im Rahmen von CataLight als Lichtsammeleinheiten eingesetzt werden, um eine effiziente Photokatalyse zur Wasserspaltung zu aktivieren.
Foto: Martin Schulz/FSU Emission von Rylene-Farbstoffen, die im Rahmen von CataLight als Lichtsammeleinheiten eingesetzt werden, um eine effiziente Photokatalyse zur Wasserspaltung zu aktivieren.
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Eine weitere Stärkung ihrer chemischen Forschungsbereiche erfahren jetzt die Universitäten in Ulm und Jena. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat heute (18.05.) bekanntgegeben, dass sie den gemeinsamen Sonderforschungsbe­reich/Trans­regio (SFB/TRR) 234 "CataLight" in den nächsten vier Jahren fördert. Beantragt hatten die Partner, zu denen auch die Universität Wien, das Max-Planck-Institut für Polymer­forschung in Mainz sowie das Leibniz-Institut für Photonische Technologien e. V. in Jena gehören, rd. zehn Millionen Euro. Mit den Mitteln will der ortsübergreifende Forschungs­ver­bund die grundlegende Funktionsweise bis hin zu ersten Anwendungen innovativer photoka­ta­lytisch aktiver Materialien erforschen. Den Forschenden aus Chemie, Materialwissenschaft und Physik geht es darum, Licht zur Herstellung energiereicher Chemikalien zu nutzen und ge­zielt neue Materialien für eine nachhaltige Energiewandlung gestalten zu können.

"Die Förderzusage ist ein starkes Bekenntnis zum Forschungsstandort Ulm. Von der Grund­lagenforschung bis zur Anwendung wird an der Universität Ulm und in der umgebenden Wis­senschaftsstadt die Forschung im Bereich Energiewandlung und -speicherung vorange­trie­ben. Neben der ausgewiesenen Batterieforschung verleiht CataLight mit seiner Fokussierung auf 'künstliche Photosynthese' der Universität Ulm und ihren Partnern zusätzliche internatio­nale Leuchtkraft", sagt der Präsident der Universität Ulm Prof. Dr.-Ing. Michael Weber. "Die Bewilligung dieses weiteren Sonderforschungsbereichs stärkt die Profillinie ,Light' an der Friedrich-Schiller-Universität Jena", freut sich ihr Präsident Prof. Dr. Walter Rosenthal. "Er ist das Ergebnis einer langjährigen guten Zusammenarbeit der Partner. Und es ist höchst er­freu­lich, dass in die Forschungen zahlreiche Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wis­sen­schaftler eingebunden werden." Die beiden Präsidenten freuen sich sehr über diesen großartigen gemeinsamen Erfolg und danken den beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern für diese hervorragende Leistung.


Chemische Energiewandlung nach dem Vorbild der Natur

Die Sonnenenergie steuert zahlreiche chemische Prozesse, die auch für Energiege­win­nung und -technologien von großer Bedeutung sind. Nach dem Vorbild der natürlichen Photosynthese sollen im neuen SFB/TRR 234 "CataLight" (Light-driven Molecular Cata­lysts in Hierarchically Structured Materials - Synthesis and Mechanistic Studies) mole­kulare Katalysatorsysteme für die lichtgesteuerte Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff aus Wasser entwickelt werden. Im Mittelpunkt der Arbeiten stehen das konstruktive Wech­selspiel zwischen molekularen Photokata­lysatoren und ihrer Polymer-basierten Umgebung, die eine hohe Kontrolle über die Reaktivität erlauben, aber verglichen mit z. B. photokatalytisch aktiven Metalloxiden relativ instabil sind.

"Im neuen Forschungsverbund wollen wir einen vollkommen neuen Weg gehen, solche molekularen Photokatalysatoren zu stabilisieren und Reparaturverfahren zugängig zu machen", sagt der SFB/TRR-Sprecher Prof. Dr. Sven Rau von der Uni­versität Ulm. "Wir schauen, wie es die Natur macht und integrieren die molekularen Komponenten in weiche Materie, um so neue Konzepte für die photokatalytische Wasserspaltung zu etablieren", ergänzt sein Kollege und Stellvertreter Prof. Dr. Benjamin Dietzek von der Universität Jena. Bei der natürlichen Photokatalyse werden mole­kulare Systeme in eine weiche Phospho­lipidschicht eingebettet. "Die Natur stabilisiert das System dadurch und ermöglicht den Aus­tausch einzelner Komponenten", erläutert Dietzek das Prinzip. Darüber hinaus habe die Natur Zusatzfunktionen, z. B. einen Antenneneffekt, entwickelt, die auch durch entspre­chende synthetische Ansätze im Forschungsverbund integriert werden sollen.


Fernziel: künstliche Chloroplasten

"Es ist das Ziel des neuen SFB/TRR 234, die Energie des Sonnenlichts für die Wasser­spaltung mit molekularen Maschinen nutzbar zu machen", sagt Rau. "CataLight soll ein mechanistisches Verständnis der Wechsel­wir­kungen von lichtgetriebenen molekularen Katalysatoren mit strukturierten weichen Materialien liefern." Dafür sei zunächst viel Grundlagen­forschung zum chemischen Prozess notwendig. Am Ende der ersten För­der­phase sollen neue Erkenntnisse über diesen Prozess vorliegen und verschiedene Mate­rialien evaluiert worden sein. Bis zum Fernziel künstlicher Chloro­plasten mit exakt defi­niertem Design werde es aber noch viele Jahre weiterer intensiver Forschung bedürfen.

Kontakt:
in Jena:
Prof. Dr. Benjamin Dietzek
Institut für Physikalische Chemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Helmholtzweg 4, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 948360, E-Mail:

Prof. Dr. Felix H. Schacher
Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Humboldtstr. 10, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 948210, E-Mail:

in Ulm:
Prof. Dr. Sven Rau
Institut für Anorganische Chemie I der Universität Ulm
Albert-Einstein-Allee 11, 89081 Ulm
Tel.: 0731 / 5023900, E-Mail:

Prof. Dr. Carsten Streb
Institut für Anorganische Chemie I der Universität Ulm
Albert-Einstein-Allee 11, 89081 Ulm
Tel.: 0731 / 5023867, E-Mail:

 


 

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