03.09.2021 - Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung

Erster programmierbarer Photokatalysator entwickelt

Mit smart materials zu nachhaltigerer Chemie

Forscher am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung haben einen nachhaltigen und „intelligenten Photokatalysator“ entwickelt. Die Besonderheit: Als sogenanntes smart material kann er zwischen Lichtfarben (Blau, Rot und Grün) unterscheiden und ermöglicht als Antwort darauf eine bestimmte, ihm einprogrammierte chemische Reaktion. „Unser intelligenter Photokatalysator funktioniert wie eine Art Lotse, der auf bestimmte Lichtfarben reagiert und daraufhin einen bestimmten Weg einschlägt“, sagt Dr. Yevheniia Markushyna, Erstautorin des Artikels.

Photokatalysatoren sind spezielle Materialien, die die Energie von Sonnenlicht oder LED-Licht nutzen, um eine gewünschte Reaktion zu ermöglichen. Dabei entsteht oft nicht nur ein Produkt, sondern eine Vielzahl. Chemiker nennen dies "fehlende Selektivität", weil die Abtrennung des gewünschten Produkts aus dem Gemisch Zeit und Ressourcen kostet.

Anders mit der am Max-Planck-Institut entwickelten neuen Methode, mit der das Forscherteam beispielsweise gezielt Sulfonamide synthetisieren kann. Sulfonamide sind schwefelorganische Verbindungen, die unter anderem als Antibiotika zur Behandlung bakterieller Infektionen eingesetzt werden. Die Forschenden haben ein photokatalytisch aktives Kohlenstoffnitridmaterial geschaffen, das mit hoher Selektivität Sulfonamide produziert. Mit Hilfe des nachhaltigen "intelligenten Photokatalysators" wird selektiv ein Produkt aus drei möglichen aus demselben Reagenz erzeugt, indem die Farbe des einfallenden Lichts angepasst wird. "Das Besondere daran ist, dass wir die Selektivität der chemischen Reaktion steuern können, indem wir die Glühbirne mit der richtigen Farbe einschalten", sagt Dr. Yevheniia Markushyna." Wir verfügen heute über nachhaltige intelligente Photokatalysatoren und das Wissen, wie man mit Hilfe von Sonnenlicht auf möglichst effiziente Weise organische Verbindungen mit hohem Mehrwert herstellen kann", sagt Dr. Aleksandr Savateev, Gruppenleiter und Leiter der kürzlich im Fachmagazin Angewandte Chemie veröffentlichten Photokatalyse-Studie. Er fügt hinzu: „Möglicherweise könnte unsere Methode auch die Herstellung von Sulfonamid-Antibiotika nachhaltiger gestalten.“

Funktionsweise

Komplexe biologische Objekte, wie das menschliche Auge oder moderne Kameras in elektronischen Geräten, können Lichtfarben wahrnehmen. Es ist eine große Herausforderung, "intelligente Moleküle" zu entwickeln, die nur aus einigen Dutzend Atomen bestehen. Solche Moleküle müssen nicht nur Lichtfarben (Blau, Rot und Grün) erkennen, sondern auch eine bestimmte "einprogrammierte" Aktion ausführen, die von der jeweiligen Lichtfarbe abhängt.

Fakten, Hintergründe, Dossiers

  • Photokatalysatoren
  • chemische Reaktionen
  • Sulfonamide

Mehr über MPI für Kolloid- und Grenzflächenforschung

  • News

    In Millisekunden von verschmutztem zu klarem Wasser

    Forscher am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung haben eine Membran entwickelt, die aus unzähligen nanometerkleinen Röhren besteht. Diese setzten sie als Nanoreaktor ein, um mithilfe von Sonnenlicht in Millisekunden mit Methylenblau markiertes Wasser in klares umzuwand ... mehr

    Grüne Chemie: Nachhaltige p-Xylol-Produktion

    Limonade, Saft und Mineralwasser kommen oft in PET-Flaschen daher. Diese sind zwar praktisch und zweckmäßig, ihre Herstellung ist jedoch komplex und nicht unbedingt nachhaltig. Das Ausgangsmaterial für Terephthalsäure, die zur Herstellung von gesättigten Polyestern wie PET (Polyethylenterep ... mehr

    Ins richtige Licht gerückt - Reproduzierbare und nachhaltigere Kupplungsreaktionen

    Ein Forscherteam berichtet in der Fachzeitschrift Nature Catalysis, dass nachhaltige Kohlenstoff-Stickstoff Kreuzkupplungen mithilfe von einfachen Nickelsalzen, Kohlenstoffnitriden und Licht durchgeführt werden können. Die Chemiker forschen an der Verwendung von günstigen und wiederverwendb ... mehr

  • q&more Artikel

    Mit Licht im Kampf gegen Malaria

    Malaria stellt ein globales Gesundheitsproblem dar, das nur schwer in den Griff zu bekommen ist. Von den mehr als 200 Millionen Erkrankten sterben jedes Jahr über 500.000 und insbesondere für Kinder ist die Gefahr eines tödlichen Verlaufs hoch [1]. Die Krankheit wird durch einzellige Erreg ... mehr

  • Autoren

    Dr. Daniel Kopetzki

    Daniel Kopetzki, geb. 1983, studierte Chemie an der Universität Regensburg und promovierte am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam in der Abteilung Kolloidchemie. Seit Sept. 2011 arbeitet er als Postdoktorand bei Prof. Dr. Seeberger am Max-Planck-Institut fü ... mehr

    Prof. Dr. Peter Seeberger

    Peter H. Seeberger, geb. 1966, studierte Chemie an der Universität Erlangen-Nürnberg und promovierte in Biochemie an der University of Colorado. Nach einem Postdocaufenthalt am Sloan-Kettering Institute for Cancer Research in New York City war er von 1998 – 2002 Assistant Professor und Firm ... mehr

Mehr über Max-Planck-Gesellschaft

  • News

    Wirkmechanismus des potenziellen Corona-Medikaments Molnupiravir entschlüsselt

    Die USA sicherten sich kürzlich 1,7 Millionen Dosen eines Wirkstoffs, der Covid-19-Patienten helfen könnte. Molnupiravir bremste in vorläufigen Studien das Coronavirus SARS-Cov-2 bei seiner Vermehrung aus. Forschende am Göttinger Max-Planck-Institut (MPI) für biophysikalische Chemie und der ... mehr

    Zelluläre Filamente im Takt

    Ein neues Modell beschreibt die Koordination schlagender Flimmerhärchen und erlaubt es ihr funktionelles Verhalten vorherzusagen. Forscher des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation (MPIDS) untersuchten die Bildung metachronischer Wellen in Gruppierungen von Zilien und die ... mehr

    MaxDIA – Proteomik auf dem nächsten Level

    Die Proteomik produziert enorme Datenmengen, deren Analyse und Interpretation sehr komplex sein kann. Die kostenlose Software-Plattform MaxQuant hat sich in den letzten 13 Jahren als äußerst hilfreich für die Datenanalyse in der Shotgun-Proteomik erwiesen. Nun stellen Jürgen Cox, Gruppenlei ... mehr

q&more – die Networking-Plattform für exzellente Qualität in Labor und Prozess

q&more verfolgt den Anspruch, aktuelle Forschung und innovative Lösungen sichtbar zu machen und den Wissensaustausch zu unterstützen. Im Fokus des breiten Themenspektrums stehen höchste Qualitätsansprüche in einem hochinnovativen Branchenumfeld. Als moderne Wissensplattform bietet q&more den Akteuren im Markt einzigartige Networking-Möglichkeiten. International renommierte Autoren repräsentieren den aktuellen Wissenstand. Die Originalbeiträge werden attraktiv in einem anspruchsvollen Umfeld präsentiert und deutsch und englisch publiziert. Die Inhalte zeigen neue Konzepte und unkonventionelle Lösungsansätze auf.

> mehr zu q&more

q&more wird unterstützt von: