Eigenschaften komplexer Moleküle bestimmen
Neue Emmy-Noether-Gruppe an der Ruhr-Universität Bochum
Eine neue Nachwuchsforschergruppe an der Ruhr-Universität Bochum entwickelt bessere Methoden zur Vorhersage der Eigenschaften und Reaktivität bestimmter chemischer Systeme. Sie ist am Lehrstuhl für Theoretische Chemie angesiedelt; Leiter ist Dr. Michael Römelt, Mitglied im Exzellenzcluster „Ruhr explores Solvation“, kurz Resolv. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert die Gruppe im Emmy-Noether-Programm mit rund 1 Million Euro für fünf Jahre.
Die neuen theoretischen Methoden sollen genauere Voraussagen über Moleküle mit einer komplexen Elektronenstruktur erlauben. „Diese spielen eine zentrale Rolle in vielen Bereichen der Chemie, etwa der Katalyse von wichtigen industriellen Reaktionen“, sagt Römelt. Hilfreich wäre es, wenn sich die Eigenschaften der Substanzen mit Simulationen voraussagen lassen würden. Denn so könnten Moleküle für bestimmte Anwendungen zunächst in der Theorie maßgeschneidert werden, bevor sie praktisch hergestellt und eingesetzt werden.
Vorsagen für konventionell nutzbare Systeme ermöglichen
Michael Römelt und seine Kollegen wollen die „Density Matrix Renormalization Group“ optimieren, eine Methode, die bereits jetzt Vorhersagen von Molekülen mit komplexer Elektronenstruktur erlaubt. Allerdings funktioniert sie bislang hauptsächlich für chemische Systeme, die nicht in der Praxis genutzt werden. Ziel der Bochumer Gruppe ist es, das Verfahren so weiterzuentwickeln, dass damit auch Vorhersagen zu konventionell nutzbaren Systemen möglich sind.
Die Wissenschaftler konzentrieren sich dabei zunächst auf zwei Beispiele: Zum einen beschäftigen sie sich mit sogenannten eisenbasierten polynuklearen Katalysatoren, die eine kostengünstige und umweltschonende Synthese von vielen Substanzen, beispielsweise medizinischen Wirkstoffen, ermöglichen. Zum anderen arbeiten die Chemiker mit einer bestimmten Klasse von lichtaktivierten Molekülen, welche in funktionalen Materialien – etwa Oberflächen, deren Eigenschaften sich durch Einstrahlung von Licht verändern – zum Einsatz kommen.
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