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Max-Planck-Institut für chemische Energiekonversion


Das Institut wurde 1958 unter der Leitung von G. O. Schenck als "Selbständige Abteilung für Strahlenchemie im Max-Planck-Institut für Kohlenforschung" eingerichtet, im Jahre 1981 erfolgte die Umbenennung in "Max-Planck-Institut für Strahlenchemie". Unter dem Direktorat von O. E. Polansky (Theorie), D. Schulte-Frohlinde (Strahlenchemie und -biologie) und K. Schaffner (Photochemie, -biologie und -biophysik) waren Forschungsschwerpunkte in den siebziger und achtziger Jahren multidisziplinäre Studien an strahlenchemischen, photochemischen und photobiologischen Themen. Mitte der neunziger Jahre erfolgte mit der Berufung von K. Wieghardt eine grundlegende Erweiterung des Forschungsrahmens. Mit der Berufung von W. Lubitz ist nunmehr die Bioanorganische Chemie als neue Forschungsrichtung des Instituts etabliert. Am 5. Juni beschloß der Senat der Max-Planck-Gesellschaft die Umbenennung des Instituts in "Max-Planck-Institut für Bioanorganische Chemie".

Basierend auf der Überlegung, dass ein Verständnis der photosynthetischen Vorgänge in der Natur Ansatzpunkt für eine ökologisch sinnvolle und "sanfte" chemische Alternative zur Lösung der weltweiten Energieprobleme darstellt, wird in einem multidisziplinären Ansatz die künstliche Photosynthese angestrebt. Aufbauend auf der Analyse des natürlich wasserspaltenden Photosystems II sollen funktionelle Molekülstrukturen synthetisiert werden, die in der Lage sind, effizient Licht in thermische oder elektrische Energie umzuwandeln. Kernpunkte der Gruppe Wieghardt sind zur Zeit die Koordinationschemie der essentiellen Spurenelemente, die Struktur und Funktion von Metalloproteinen, sowie die gezielte Synthese von oligonuklearen Übergangsmetallkomplexen Fe(IV), Fe(V), Mn(V), Mn(VI) mit langlebigen angeregten und ladungsgetrennten Zuständen. Zu den Schwerpunkten der im Aufbau befindlichen Gruppe Lubitz zählen die Erforschung der Katalysezentren von Metalloproteinen mit speziellen Untersuchungstechniken (magnetische Resonanzspektroskopie: EPR, ENDOR; ESEEM), Messungen an Proteinkristallen, Design von künstlichen Metalloproteinen und Studien zur Struktur und Funktion des Photosystems II.

Als Beispiel für die Synthese von funktionellen kleinen Molekülen zeigt die nebenstehende Grafik zwei strukturell und elektronisch unterschiedliche Modelle des [(cyclam)Fe(III)(N3)2]+, eines künstlichen Gegenstücks zu natürlich vorkommenden biologisch-aktiven Hämverbindungen. Die Moleküle unterscheiden sich durch die Anordnung der (farbig hervorgehobenen) N3-(azid)-Seitenarme wie auch der Elektronenkonfiguration (Spin 5/2, 1/2). Durch Bestrahlung bei extrem tiefen Temperaturen ist es jetzt erstmals gelungen, bei beiden Formen Stickstoff (N2) aus einem Azid-Liganden (N-N-N)- zu entfernen und die so entstandenen Eisen-Komplexe in der sehr ungewöhnlichen "echten" Oxidationsstufe +5 zu stabilisieren. Deren elektronische Strukturen wurden mit modernsten Methoden untersucht. Fe(V)-Zustände treten in der Natur als sehr kurzlebige Zwischenstufen in den Reaktionszyklen von einigen Enzymen (z.B. den Entgiftungsenzymen der Leber) auf: sie nutzen molekularen Sauerstoff oder in den Zellen vorhandene Peroxide als "saubere" Reaktionsmittel.


 

Max-Planck-Institut für chemische Energiekonversion
Stiftstr. 34-36
45470 Mülheim a. d. Ruhr
Tel: +49 (0)208/3060
Fax: +49 (0)208/306 3951

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