Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Forschergruppe: Licht und Materie

02.05.2012
Chemiker und Physiker arbeiten in einer neuen Forschergruppe an der Universität Würzburg zusammen. Ziel ihrer Arbeit soll es sein, die Herstellung neuer Materialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften zu ermöglichen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert das Projekt.
Sieht so die Energiequelle der Zukunft aus? Speziell synthetisierte Moleküle spalten mit Hilfe von Sonnenlicht Wasser in seine Bausteine Wasserstoff und Sauerstoff. Was in der Natur unter dem Stichwort „Photosynthese“ läuft, soll in Zukunft im Labor die Welt aus der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen befreien. Die künstliche Photosynthese soll die Menschheit mit einem schier unerschöpflichen und sauberen Energieträger versorgen.

Der Traum von der künstlichen Photosynthese als Energielieferanten im großen Maßstab ist von der Verwirklichung allerdings noch weit entfernt. Noch fehlt es an dem notwendigen Wissen über die grundlegenden Vorgänge im Inneren der potenziellen Wasserstoffproduzenten. Eine neue Forschergruppe an der Universität Würzburg arbeitet jedoch ab sofort daran; in ihr sind Wissenschaftler aus verschiedenen Teildisziplinen der Physik und der Chemie vertreten. Sprecher ist Professor Tobias Brixner, Leiter des Lehrstuhls für Physikalische Chemie I. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG unterstützt das Projekt in den kommenden drei Jahren mit rund 2,3 Millionen Euro.

Neue Materialien mit spezifischen Eigenschaften

Molekulare Aggregate und deren Reaktionen auf Licht stehen im Mittelpunkt des Interesses der Würzburger Forschergruppe. „Wir untersuchen die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie mit dem Ziel, die dynamischen Prozesse und optische Phänomene zu verstehen und zu steuern“, sagt Brixner. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse sollen die Wissenschaftler in die Lage versetzen, neue Materialien mit spezifischen Eigenschaften maßzuschneidern.

Diese Materialien sollen natürlich nicht nur der künstlichen Photosynthese zum Durchbruch verhelfen. Extrem sparsame Lichtquellen, abhörsichere Verschlüsselungstechnik, ultraschnelle Quantencomputer, günstige Photovoltaik-Elemente, Nano-Bauteile, die sich selbst reparieren können: All das ist denkbar, wenn erst die grundlegenden Prozesse in den molekularen Aggregaten aufgeklärt und verstanden sind.

Forschung an molekularen Aggregaten

Molekulare Aggregate: Darunter verstehen Chemiker die kleinsten Bausteine in makroskopischen Systemen, wie Flüssigkeiten, Lösungen oder Kristallen. In ihnen lagern sich Moleküle in bestimmten Strukturen zusammen und sind mal stärker, mal schwächer untereinander verbunden. Die vielfältigen Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Bausteinen sind entscheidend für das Geschehen innerhalb der Aggregate, wenn Licht auf sie trifft.

„Die Besonderheit und damit der Reiz molekularer Aggregate im Vergleich zu beispielsweise anorganischen Festkörpern liegt darin, dass sich die Eigenschaften der molekularen ‚Grundbausteine‘ gezielt variieren lassen“, erklärt Brixner. Veränderungen auf der mikroskopischen Ebene ziehen dann auch Veränderungen im makroskopischen Maßstab nach sich. Allerdings liegen die genauen Vorgänge noch im Dunklen „In der Vergangenheit wurden zwar unzählige Moleküle ausführlich optisch untersucht, eine systematische Variation von Aggregaten fand aber in der Regel nicht statt“, so Brixner. In vielen Fällen könne man deshalb mit dem aktuellen Wissen die Eigenschaften eines komplexen Systems nicht aus den Eigenschaften der zugrundeliegenden Molekülbausteine vorhersagen.

Besseres Verständnis der Vorgänge im Inneren

An diesem Punkt setzt die Arbeit der Würzburger Forschergruppe an: Sie wird in den kommenden drei Jahren die Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie in molekularen Aggregaten intensiv untersuchen. „Wenn man die fundamentalen Regeln der Wechselwirkungen beherrscht, sollte eine neue Generation von Materialien machbar sein, die über gegenwärtige hinausgehen“, so Brixner.

Die Würzburger Forschergruppe besitzt das für diese Forschung notwendige Wissen und die entsprechende Technik. Ihre Mitglieder stammen aus der theoretischen, physikalischen und organischen Chemie und aus der Experimentalphysik; sie verfügen über die notwendige Expertise für alle erforderlichen Untersuchungsmethoden und über die jeweiligen Geräte – angefangen bei der Spektroskopie bis zur Photoleitfähigkeitsmessung. Die Bündelung der vorhandenen experimentellen und theoretischen Ressourcen ermögliche eine „einzigartige kooperative Forschung im Bereich der Licht-Materie-Wechselwirkung“.

An der Forschergruppe beteiligt sind aus dem Bereich der Physikalischen und Theoretischen Chemie:

Prof. Dr. Tobias Brixner
Prof. Dr. Volker Engel
Prof. Dr. Bernd Engels

aus dem Bereich der Organischen Chemie:

Prof. Dr. Christoph Lambert
Prof. Dr. Frank Würthner
aus dem Bereich der Experimentalphysik:

Prof. Dr. Vladimir Dyakonov
PD Dr. Carsten Deibel
Prof. Dr. Jens Pflaum
sowie als assoziierte Nachwuchswissenschaftler:

Dr. Florian Beuerle
Dr. Gustavo Fernández
Dr. Patrick Nürnberger
Insgesamt hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) die Einrichtung von sechs neuen Forschergruppen und einer Klinischen Forschergruppe beschlossen. Die Forschungsverbünde sollen Wissenschaftlern die Möglichkeit bieten, sich „aktuellen und drängenden Fragen in ihren Fächern zu widmen und innovative Arbeitsrichtungen zu etablieren“, wie es in einer Pressemitteilung der DFG heißt. Aktuell fördert die Einrichtung 191 Forschergruppen.

Kontakt

Prof. Dr. Tobias Brixner, T: (0931) 31-86330,
E-Mail: brixner@phys-chemie.uni-wuerzburg.de

Gunnar Bartsch | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-wuerzburg.de

Weitere Berichte zu: Aggregat Baustein DFG Experimentalphysik Materie Molekül Photosynthese Physik Wechselwirkung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide
20.01.2017 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Metamaterial: Kettenhemd inspiriert Physiker
19.01.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise