Für Alle

Sonderforschungsbereich/Transregio 325

Kontrolle der chemischen Photokatalyse durch Molekülverbände

© by Burkhard König

Es ist das Ziel der chemischen Photokatalyse, durch den Einfang von Licht, idealerweise von sichtbarem Licht, neue Strukturen zu kreieren und neuartige Reaktionen zu erschließen. Die dramatische Entwicklung dieses Gebiets in den letzten zehn Jahren hat die organische Synthese verändert. Photoreaktionen ermöglichen die einfache Erzeugung reaktiver Zwischenstufen als Schlüsselkomponenten für die Bildung neuer Bindungen. Die Selektivität und Produktivität photokatalytischer Umwandlungen hängen aber signifikant von der Wechselwirkung zwischen dem Reaktionspartner und der katalytisch aktiven Spezies vor, während und nach der Lichtanregung ab. Für die meisten photokatalytischen und photochemischen Reaktionen sind diese Wechselwirkungen wenig definiert oder sogar unbekannt. Ziel dieses Transregios ist die Entwicklung der nächsten Generation photokatalytischer Systeme für die organische Synthese durch Kontrolle der Wechselwirkungen zwischen dem Katalysator und den Reaktionspartnern. Die Forschungsarbeiten ebnen den Weg für eine breite Anwendung durch Licht initiierter Transformationen als zukünftige Schlüsseltechnologie zur selektiven und effizienten Synthese komplexer Moleküle in akademischer Forschung und industrieller Produktion. Der interdisziplinäre Forschungsansatz kombiniert experimentelle, spektroskopische und computerchemische Verfahren zur Erforschung und Analyse von Katalysator-Substrat Wechselwirkungen mit dem Ziel eines umfassenderen Verständnisses als Grundlage rationaler Reaktionsplanung. Die betrachteten Wechselwirkungen umfassen reversible Koordination und reversible kovalente Bindungen, Wasserstoffbrücken, ionische und dipolare Wechselwirkungen sowie Dispersionskräfte und Solvatation. Die Entwicklung von Photokatalysatoren für die Erzeugung von Brennstoffen, von Materialien für Photovoltaik-Anwendungen und von chemischen Modellen der biologischen Photosynthese sind ausdrücklich kein Teil des Forschungsprogramms. Der Transregio baut auf den Erfahrungen einiger Projektleiter aus dem Graduiertenkolleg 1626 „Chemische Photokatalyse“ auf, die in den letzten neun Jahren zur Entwicklung des Forschungsfeldes beigetragen haben. Erweitert wird dieser Kreis um zusätzliche Expertise, die benötigt wird, um die nächste Generation photokatalytischer und photochemischer organischer Synthesereaktionen zu entwickeln.

Der TRR 325 stellt sich vor:

Richard Foja

Mein Name ist Richard Foja und ich promoviere im Arbeitskreis von Dr. Golo Storch am Lehrstuhl für organische Chemie I der Technischen Universität München im Projekt B7. Nach meinem Abitur 2015 habe ich mich für ein Studium der Chemie an der Technischen Universität München entschieden und dieses Ende 2020 mit dem Master abgeschlossen. Im Februar 2021 habe ich meine Promotion begonnen und das Thema meiner Masterarbeit fortgesetzt. Ich beschäftige mich mit dem Einsatz von Flavinen als Katalysatoren unter dem Einsatz von Licht. Genauer gesagt handelt es sich um Photoredoxkatalyse, also dem Einsatz reduzierter Flavine als photoanregbare Einelektronenüberträger.

Da reduzierte Flavine in organischer Synthese ein unterexploriertes Feld darstellen, bietet der TRR 325 die Möglichkeit, Einblicke in die Reaktionsmechanismen und andere Dynamiken dieser Transformationen zu gewinnen. Verschiedene Seminare und Tagungen tragen dazu bei, sich mit den anderen Doktoranden zu vernetzen und somit Ideen und Chancen für die eigene Forschung zu erkennen. Darüber hinaus stellt der TRR 325 eine Plattform da, um seine eigenen Ergebnisse vor einem kritischen Publikum zu präsentieren. Dies trägt dazu bei, sicherer in der Präsentation zu werden und seine eigenen Ergebnisse positiv darzustellen. Ich freue mich auf die weitere Zusammenarbeit mit anderen Forschern aus dem TRR 325.

Magdalena Koch

Hallo, mein Name ist Magdalena Koch und ich promoviere in dem Arbeitskreis von Prof. Oliver Reiser an der Universität Regensburg. Nach meinem Bachelor (2019) und Master (2021) an der Universität Regensburg, habe ich im November 2021 mit meiner Promotion begonnen, in welcher ich mich mit Kupfer Photokatalyse beschäftige und konnte glücklicherweise auch bei Beginn ein Mitglied im TRR werden. Ich freue mich darüber Mitglied im TRR zu sein und die Möglichkeit zu haben mich mit anderen Doktoranden auszutauschen, an weiterführenden Angeboten wie Tagungen und Seminaren teilzunehmen sowie zusätzliche Vorteile des TRRs zu nutzen. Zum Beispiel hat mir der TRR den Flug für meinen einmonatigen Forschungsaufenthalt nach Delhi, Indien ermöglicht durch welchen ich viele wertvolle Erfahrungen gemacht habe. Dafür möchte ich dem TRR 325 danken. Mein Austausch war an die Forschungsgruppe von Prof. Verma an der Universität Delhi, wo ich viele spannende Kontakte mit Promovierenden knüpfen konnte und die Laborarbeit an einer anderen Universität, in einem anderen Land aus erster Hand erleben durfte. Ebenfalls war es mir möglich viele denkwürdige Sehenswürdigkeiten in Delhi zu besichtigen und einen ersten Eindruck von Indien zu bekommen. Diese Erfahrungen am Anfang meiner Promotion sind sehr wertvoll für mich und waren erst durch die Unterstützung des TRR´s möglich.

Christian Lucht

Hallo, mein Name ist Christian Lucht und ich promoviere seit 2021 in Leipzig im Arbeitskreis von Prof. Dr. Tanja Gulder. Mein Forschungsbereich befindet sich in der organischen Chemie und beschäftigt sich mit photokatalysierten Terpenzyklisierungen in mikroheterogenen, fluorinierten Umgebungen. Ich hatte das Glück, zeitgleich mit meinem Promotionsstart auch in das Graduiertenkolleg TRR aufgenommen zu werden. Für diese Möglichkeit bin ich dankbar, da mir das einen Austausch mit Doktoranden, welche auf verschiedene Fachgebiete spezialisiert sind, ermöglicht und wir uns gegenseitig in unserer Arbeit weiterhelfen können. Dies kann man auch daran sehen, dass in dieser kurzen Zeit bereits zwei Kooperationen mit dem Arbeitskreis von Prof. Dr. König und Prof. Dr. Gschwind entstanden sind. Durch die Kombination unserer Expertisen erhalten wir einen detaillierteren Einblick in die Einflüsse von mikroheterogenen Strukturen auf die Eigenschaften von Photokatalysatoren. Diese Erkenntnisse ermöglicht unseren Gruppen, die vorliegenden Mechanismen besser zu verstehen und somit die Reaktionen weiter zu optimieren. Neben regelmäßigen Meetings der Doktoranden untereinander haben wir auch ein jährliches Treffen mit allen Doktoranden sowie Gruppenleitern. Es war mir eine große Freude viele neue Leute kennenzulernen und sowohl fachlich als auch über diese Ebene hinaus viele tolle Gespräche zu haben.

Martin Peschel

Mein Name ist Martin Peschel und ich promoviere im Arbeitskreis de Vivie-Riedle (Projekt C5) an der LMU München. Meine Arbeit befasst sich mit theoretischer Photochemie, wobei ich durch Licht ausgelöste chemische Reaktionen mit quantenchemischen Methoden simuliere. Durch den TRR 325 haben sich mir bereits viele interessante Kooperationen ergeben und damit viele Möglichkeiten diese theoretischen Methoden in der Praxis anzuwenden. Bespiele dafür sind die Vorhersage von Lewis-Säure katalysierten Reaktionen in der organischen Synthese (mit Projekt B1) oder die Berechnung von Spektren für die Interpretation komplexer zeitaufgelöster Experimente (mit Projekt B8). Die Ergebnisse dieser gemeinsamen Studien werden nun ein Hauptbestandteil meiner Doktorarbeit. Projekte während der TRR 325-Treffen vorzustellen bereitet mir ebenfalls große Freude. So erhalte ich wertvolles Feedback und es ergeben sich immer wieder neue Möglichkeiten zur Zusammenarbeit über alle Teilbereiche hinweg. Der TRR ermöglicht es uns auch unseren Rechnerverbund mit neuen Computern zu vergrößern, sodass wir mit den neuesten Methoden immer größere molekulare Systeme mit immer höherer Präzision berechnen können. Durch die integrated research traning group (IRTG) möchte ich, zusammen mit anderen Mitgliedern aus der theoretischen Chemie, einen Kurs organisieren um auch Doktoranden und Postdocs anderer chemischer Fachrichtungen die Methoden der Quantenchemie näher zu bringen.

Noah Jeremias

Hallo, mein Name ist Noah Jeremias und ich promoviere in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Thorsten Bach (Projekt B1). Nach meinem Bachelor an der TU Braunschweig (2016) und meinem Master an der TU München (2018) habe ich Anfang 2019 mit der Promotion begonnen und bin seit letztem Jahr Mitglied des TRR. Ich bin sehr glücklich, in diesem Projekt mitwirken zu dürfen, weil es uns Doktoranden, neben dem wertvollen fachlichen Austausch mit anderen Gruppen, sehr vielseitige Möglichkeiten bietet, z. B. an internationalen Konferenzen teilzunehmen und somit eine gute Vernetzung innerhalb der chemischen Gemeinschaft ermöglicht. Durch die finanziellen Möglichkeiten, die uns durch die Mitgliedschaft zur Verfügung stehen, sind wir in unserer Forschung unabhängig, was entscheidend zur Effizienz im alltäglichen Laborbetrieb beiträgt und zu qualitativ hochwertiger Arbeit motiviert. Weiterhin ist der regelmäßige Kontakt zu Doktoranden der Partnergruppen, auch über die fachliche Ebene hinaus, von großem Wert, da man sich gegenseitig mit Tipps und Anregungen enorm weiterhilft.

Julia Märsch, Graduate Speaker

 

Mein Name ist Julia Märsch und ich bin aktuell eine Doktorandin an der Universität Regensburg, in der Arbeitsgruppe von Professor Robert Wolf. Mein Forschungsfeld befasst sich mit der Anwendung von 3d-Übergangsmetallkomplexen in der Photoredoxkatalyse. Seit Sommer 2021 bin ich Teil des Sonderforschungsbereiches CRC 325 – Assembly Controlled Chemical Photocatalysis. Als Mitglied dieser Forschungsgemeinschaft wird mir eine besondere Förderung auf meinem Forschungsgebiet zuteil. Neben dem wissenschaftlichen Austausch bietet sich die Möglichkeit zum Aufbau von Kooperationen. Ich habe bereits Kooperationspartner im CRC gefunden und das hat meine Forschung schon innerhalb dieser kurzen Zeitspanne erheblich vorangetrieben.

Bei unserem ersten Präsenztreffen, im November 2021, bin ich von den Graduierten zur Graduiertensprecherin gewählt worden. In dieser Funktion bin ich das Bindeglied zwischen Graduierten (Doktoranden und Postdoktoranden) und Professoren, um Wünsche und Belange zu kommunizieren. Weitere Aufgabenfelder sind die Mitwirkung bei der Organisation von Seminartagen, das Einladen von externen Gästen für wissenschaftliche Vorträge und die Planung des jährlichen „graduate only day“.

Der „graduate only day“ ist eine Teambildungsmaßnahme für die Doktoranden und Postdoktoranden des CRC 325. Dabei ist das Ziel, sich gegenseitig kennen zu lernen, Barrieren zu überwinden und neue Möglichkeiten für noch nicht bestehende Kooperationen zu finden. Im Rahmen des ersten „graduate only day“ des CRC 325, werden wir einen Ausflug in die Schlierseer Berge unternehmen. Neben Teambuilding auf der Oberen Firstalm, steht auch eine Wanderung in den Spitzingseer Alpen auf dem Programm.

Links zu allgemein verständlichen Informationen über die Forschung des TRR 325

Dieser Link führt zu einem kurzen Video (90 Sekunden), das den Sprecher des TRR 325, Prof. Dr. Thorsten Bach, vorstellt. Er erklärt darin seine Forschung und erläutert, was ihn an der Photochemie begeistert.