Emission von Rylene-Farbstoffen, die im Rahmen von CataLight als Lichtsammeleinheiten eingesetzt werden, um eine effiziente Photokatalyse zur Wasserspaltung zu aktivieren.
In seiner ersten Förderperiode hat es sich der gemeinsame Transregio-SFB "Light-driven Molecular Catalysts in Hierarchically Structured Materials – Synthesis and Mechanistic Studies" - kurz Catalight - der Universität Ulm und der Friedrich-Schiller-Universität Jena hat es sich zum Ziel gesetzt, die grundlegende Funktionsweise bis hin zu ersten Anwendungen innovativer photokatalytisch aktiver Materialien zu erforschen. Projektpartner sind außerdem die Universität Wien, das Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz sowie das Leibniz-Institut für Photonische Technologien e. V. in Jena.
Von Seiten des CEEC Jena sind Prof. Dr. Benjamin Dietzek als stellvertretender Sprecher sowie Prof. Dr. Ulrich S. Schubert, Prof. Dr. Felix H. Schacher, Prof. Dr. Stefanie Gräfe, Prof. Dr. Kalina Peneva und Prof. Dr. Andrey Turchanin am SFB/TRR "Catalight" beteiligt.
Thematisch addressiert der Transregio-SFB grundlegende Herausforderungen in der Entwicklung photokatalytisch aktiver Materialien für die Nutzung von Sonnenenergie. Inspiriert durch die Struktur- und Funktionsprinzipien der natürlichen Photosynthese in grünen Pflanzen untersucht CataLight die Einbettung molekularer Photokatalysatoren in funktionelle, hierarchisch strukturierte weiche Materialien und liefert fundamentale Einblicke in die Reaktivität dieser Systeme.
Hierfür entwickelt CataLight generelle Synthesestrategien, um die Reakvitität molekularer Lichtabsorber und Katalysatoren zu steuern. Komplementäre Syntheserouten hin zu funktionellen Polymermatrizen werden entwickelt, um die ortsspezifische Einbettung molekularer Komponenten zu realisieren und somit synergistische Reaktivitäts- und Stabilitätskontrolle durch Modulierung der Molekül-Matrix-Wechselwirkung zu ermöglichen. Experimentelle und theoretische Studien über einen weiten Zeit- und Längenbereich hinweg werden genutzt, um Einblick in die photochemische Reaktivität zu erhalten und um physikalisch-chemische Effekte der Matrixintegration zu verstehen.
Dies wird zu neuartigen Materialeigenschaften führen und uns Zugang zu Systemen geben, die z.B. ihre photokatalytische Aktivität regulieren können oder neuartige Reparaturmechanismen auf Molekül- oder Materialebene erlauben. CataLight wird zu einem Paradigmenwechsel führen, indem er eine Brücke zwischen Molekül-basierter Reaktivität und der Integration molekularer Komponenten in weiche Materie baut. Grundlegend neue, erkenntnisgetriebene Materialentwicklungs-Konzepte für lichtgetriebene, produktive Chemie werden so möglich und eröffnen neue Forschungsfelder für die Chemie, Biologie und Materialwissenschaften.
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