Ungeahnten Verbindungen auf der Spur

„Das ist ein Meilenstein für unsere Forschergruppe“, sagt Prof. Dr. Stefan Spange, Inhaber der Professur Polymerchemie an der Technischen Universität Chemnitz. Er ist Sprecher der Forschergruppe „Zwillingspolymerisation von organisch-anorganischen Hybridmonomeren zu Nanokompositen“, die sei dem 1. Mai 2011 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wird. Der erste errungene „Meilenstein“ ist die Entdeckung der „simultanen Zwillingspolymerisation“.

Die Zwillingspolymerisation ansich haben die Chemnitzer Chemiker bereits 2007 erfunden. Eine speziell konstruierte Verbindung reagiert dabei in einem mechanistisch gekoppelten Prozess zu zwei unterschiedlichen Endprodukten. Bei anderen Arten der Polymerisation entstehen entweder aus einem Anfangs- ein Endprodukt oder aus zwei einzelnen Verbindungen ein oder zwei Endprodukte.

Eine Ausgangsverbindung der Zwillingspolymerisation, das Zwillingsmonomer, besteht jeweils aus zwei chemisch miteinander verbundenen Bausteinen, zum Beispiel A-C. Bei der simultanen Zwillingspolymerisation werden nun zwei unterschiedliche Ausgangsverbindungen miteinander zur Reaktion gebracht. Dadurch könnten einmal Komponenten zum Reagieren gezwungen werden, die freiwillig keine Verbindungen miteinander eingehen. Wenn etwa die Verbindungen A-C und B-C zur Reaktion gebracht werden, so verbinden sich die beiden C sofort miteinander – A und B müssen nachziehen, obwohl sie unter normalen Bedingungen nicht reagieren würden. „Das ist allerdings noch perspektivisch gedacht. Dafür ist zunächst weitere Forschungsarbeit nötig“, so Spange.

Mit drei grundlegenden Experimenten haben die Chemnitzer Chemiker das Verfahren der simultanen Zwillingspolymerisation untersucht. Die Ergebnisse konnten sie in der Zeitschrift „Angewandte Chemie“ veröffentlichen.

„Die Zwillingspolymerisation ist ein komplexes neues Gebiet, mit dem wir in Chemnitz weltweit ein Alleinstellungsmerkmal haben. Deshalb konnten wir auch bereits viermal in `Angewandte Chemie´ publizieren – einer weltweit führenden Chemie-Zeitschrift“, so Spange.

Die Grundlagen, die in dem DFG-Projekt erforscht werden, können durch eine bereits seit 2008 bestehende Kooperation der Professur Polymerchemie mit der BASF den Weg in die Praxis finden. Das Unternehmen hat Interesse an den in Chemnitz entwickelten Materialien, um sie langfristig einmal in der Energiespeicherung einzusetzen. „Durch ihre hervorragende Arbeit in dem DFG-Projekt hat sich meine Promovendin Tina Löschner für eine Anstellung bei der BASF empfohlen, wo sie jetzt seit dem 1. Mai arbeitet. Das ist für eine promovierte Chemikerin eine besondere Auszeichnung – da sind wir auch als Forschergruppe stolz drauf“, so Spange.

Die Forschungsergebnisse wurden veröffentlicht in der Zeitschrift „Angewandte Chemie“: Löschner, T., Mehner, A., Grund, S., Seifert, A., Pohlers, A., Lange, A., Cox, G., Hähnle, H.-J., Spange, S. (2012), Ein modularer Ansatz zur gezielten Herstellung nanostrukturierter Hybridmaterialien: die simultane Zwillingspolymerisation. Angew. Chem., 124: 3312–3315. doi: 10.1002/ange.201108011

Weitere Informationen erteilt Prof. Dr. Stefan Spange, Telefon 0371 531-31714, E-Mail stefan.spange@chemie.tu-chemnitz.de