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Katalyseforschung Nanoreaktoren nach natürlichen Vorbildern gebaut

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Tobias Hüser

Winzige Reaktoren nach natürlichen Vorbildern haben Wissenschaftler am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickelt: Der Fokus ihrer Forschung liegt auf katalytisch aktiven Einzelketten-Nanopartikeln, welche die Struktur von Metallo-Enzymen nachahmen. Solche maßgeschneiderten Makromoleküle herzustellen, gehört zu den Zielen des am KIT koordinierten Sonderforschungsbereichs „Molekulare Strukturierung weicher Materie“.

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Katalytisch aktive Einzelketten-Nanopartikel nach biologischen Vorbildern haben Wissenschaftler des KIT und der QUT im australischen Brisbane entwickelt.
Katalytisch aktive Einzelketten-Nanopartikel nach biologischen Vorbildern haben Wissenschaftler des KIT und der QUT im australischen Brisbane entwickelt.
(Bild: Ella Maru)

Karlsruhe – Die Katalyse, bei der ein Stoff eine chemische Reaktion beschleunigt und dabei selbst unverändert bleibt, besitzt zentrale Bedeutung für viele industrielle Prozesse. Um effiziente, auf verschiedene Anwendungen abstimmbare Katalysatoren zu entwickeln, haben sich Forscher aus unterschiedlichen Disziplinen im Sonderforschungsbereich „Molekulare Strukturierung weicher Materie“ des KIT an biologischen Vorbildern orientiert: Die Chemiker führten den Aufbau natürlicher Enzyme mit dem Design synthetischer Makromoleküle zusammen.

Die Arbeiten der Wissenschaftler sind von der Struktur von Metallo-Enzymen – katalytisch aktiven Proteinen, die ein Metall enthalten – inspiriert: Sie bringen Metallionen gezielt in ein maßgeschneidertes Polymergerüst ein. Ergebnis sind katalytisch aktive Einzelketten-Nanopartikel. „In ersten Untersuchungen haben wir mit diesen neuen multifunktionalen Nanoreaktoren vielversprechende Ergebnisse erzielt, was die katalytischen Eigenschaften wie auch die Produktgestaltung betrifft“, erklären Prof. Christopher Barner-Kowollik, Leiter der Arbeitsgruppe Makromolekulare Architekturen am Institut für Technische Chemie und Polymerchemie (ITCP), und Prof. Peter Roesky, Leiter des Lehrstuhls für Anorganische Funktionsmaterialien am Institut für Anorganische Chemie (AOC) des KIT.

In dem Sonderforschungsbereich arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an theoretischen, analytischen und synthetischen Verfahren, um beispielsweise die Kettenlänge oder die Reihenfolge der einzelnen Bausteine großer Moleküle gezielt zu steuern. Ziel ist, weiche Materie in drei Dimensionen kontrolliert auf molekularer Ebene zu strukturieren, um präzise gestaltete Makromoleküle für genau definierte Funktionen zu erhalten.

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