Ein hierarchisch aufgebautes, poröses COF für die Immobilisierung/Kopplung von Enzymen. © Thomas/UniSysCat, Wernerwerke
Innovative Materialien aus dem Chemiebaukasten
Forschende von UniSysCat entwickeln im Labor neuartige Materialien, deren Eigenschaften für eine bestimmte Anwendung, wie die Katalyse oder Energiespeicherung maßgeschneidert werden können.
Den Aufbau dieser sogenannten kovalent organische Gerüstmaterialien (COFs) kann man sich vorstellen wie Klettergerüste auf dem Spielplatz nur eben im Miniaturformat, da die Streben und Verbindungsstücke aus fest aneinandergebundenen chemischen Molekülen bestehen.
Zwischen den stabilen Gerüstteilen ist leerer Raum, in dem man klettern kann – oder, im Fall der COFs, sich Moleküle frei bewegen können.
Vielseitige COFs: Energiespeicher, Klimaretter und Katalysator in einem
Die Zwischenräume von COFs können große Mengen an Gasmolekülen, wie zum Beispiel Wasserstoff aufnehmen und so als Energiespeicher dienen. Andere COFs sollen Kohlendioxid aus der Atmosphäre herausfiltern und damit helfen, den Klimawandel aufzuhalten. Auch für katalytische Reaktionen sind COFs spannende Materialien, da sie mit vielen unterschiedlichen katalytisch aktiven Zentren ausgestattet werden können und so Reaktionspartner in den Zwischenräumen miteinander zur Reaktion bringen können.
UniSysCat hat die Vision, diese synthetischen Materialien mit biologischen Katalysatoren zu koppeln. Im Innern des COFs werden unterschiedliche Enzyme „hinter Gittern“ eingesperrt und dann so miteinander verbunden, dass Designer-Katalysatoren mit neuartigen Eigenschaften entstehen.