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WERKSTOFFE/1073: Nanoreaktoren nach natürlichen Vorbildern gebaut (idw)


Karlsruher Institut für Technologie - 20.09.2018

Nanoreaktoren nach natürlichen Vorbildern gebaut


Winzige Reaktoren nach natürlichen Vorbildern haben Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickelt: Wie die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Journal of the American Chemical Society in einem Artikel berichten, liegt ein Fokus ihrer Forschung 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" (SFB 1176). Gemeinsam mit der Fachgruppe "Makromolekulare Chemie" der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) tagt der SFB vom 24. bis 27. September am KIT.

Winzige Reaktoren nach natürlichen Vorbildern haben Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickelt: Wie die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Journal of the American Chemical Society (DOI: 10.1021/jacs.8b02135) in einem Perspektivenartikel berichten, liegt ein Fokus ihrer Forschung 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" (SFB 1176). Gemeinsam mit der Fachgruppe "Makromolekulare Chemie" der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) tagt der SFB vom 24. bis 27. September am KIT.

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" (SFB 1176) des KIT an biologischen Vorbildern orientiert: Die Chemiker führten den Aufbau natürlicher Enzyme mit dem Design synthetischer Makromoleküle zusammen. Wie die Wissenschaftler im Journal of the American Chemical Society berichten, sind ihre Arbeiten 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 Professor Christopher Barner-Kowollik, Leiter der Arbeitsgruppe Makromolekulare Architekturen am Institut für Technische Chemie und Polymerchemie (ITCP) und Professor Peter Roesky, Leiter des Lehrstuhls für Anorganische Funktionsmaterialien am Institut für Anorganische Chemie (AOC) des KIT.

Originalpublikation:
Hannah Rothfuss, Nicolai D. Knöfel, Peter W. Roesky, and Christopher Barner-Kowollik:
Single-Chain Nanoparticles as Catalytic Nanoreactors.
Journal of the American Chemical Society. 2018.
DOI: 10.1021/jacs.8b02135. Abstract unter: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b02135.

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Der SFB "Molekulare Strukturierung weicher Materie"

Die katalytisch aktiven Einzelketten-Nanopartikel sind ein Ergebnis des am KIT koordinierten Sonderforschungsbereichs "Molekulare Strukturierung weicher Materie" (SFB 1176) der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) in enger Zusammenarbeit mit der Queensland University of Technology (QUT) in Brisbane/Australien. In dem SFB 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.

Weitere Informationen zum SFB 1176:
http://www.sfb1176.de


Chemische Passwörter und molekulare Gewebe

Im SFB 1176 haben Forscher des KIT auch einen sicheren Weg erschlossen, digital übertragene sensible Informationen zu schützen: Sie verbanden Informatik und Chemie und kombinierten ein gängiges Verschlüsselungsverfahren mit einem chemischen Passwort. Dabei handelt es sich jeweils um eine chemische Verbindung mit einer bestimmten Abfolge von Bausteinen und daran angehängten Seitenketten; den chemischen Komponenten sind Buchstaben und Ziffern zugewiesen.

Weitere Informationen:
https://www.kit.edu/kit/pi_2018_044_agent-007-organische-molekule-als-geheimnistrager.php


Ein weiteres Highlight des SFB 1176 sind am KIT hergestellte zweidimensionale Textilien aus monomolekularen Polymerfäden. Um diese nur eine Moleküllage dicken Gewebe zu fertigen, nutzten die beteiligten Forscher auf Oberflächen verankerte metallorganische Gerüste, am KIT entwickelte SURMOFS, sozusagen als Webstühle. Die Polymerfäden werden ausschließlich von den durch das Webmuster bedingten mechanischen Kräften zusammengehalten, sodass die molekularen Gewebe ebenso flexibel wie herkömmliche Textilien sind.

Weitere Informationen:
https://www.kit.edu/kit/pi_2017_020_metallorganische-gerueste-fungieren-als-webstuehle.php



Kontaktdaten zum Absender der Pressemitteilung unter:
http://idw-online.de/de/institution1173

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Quelle:
Informationsdienst Wissenschaft e. V. - idw - Pressemitteilung
Karlsruher Institut für Technologie, 20.09.2018
WWW: http://idw-online.de
E-Mail: service@idw-online.de


veröffentlicht im Schattenblick zum 22. September 2018

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