Bild:Chlorophyll und Häm, die Pigmente des Lebens.
Porphyrinoide Metallkomplexe sind prominente Vertreter für prosthetische Gruppen in Metalloenzymen. Sie werden ubiquitär in allen Lebensformen gefunden und nehmen vielfältige zentrale Aufgaben im biologischen Energiehaushalt wahr. Wir stellen künstliche Analoga dieser Biomoleküle her und untersuchen Elektronenstrukturen, Chemie und Biochemie, um neue Anwendungsbereiche zu erschließen.
Die spannende Chemie des Elements Bor steht im Fokus unserer Forschung. Dabei interessieren uns neuartige Bindungssituationen (z. B. in Mehrfachbindungen) oder Reaktivitäten dieses Elements (z. B. in umgepolten Borreagenzien). Aus den dargestellten Verbindungen ergeben sich breit gefächerte Anwendungen für Substrataktivierungen, borhaltige Liganden in Metallkomplexen und fotoaktive Borverbindungen.
Diboran(4)-Derivate und Silylborane als Ligandenvorstufen und ihr Einsatz in der Katalyse. Maßgeschneiderte Boryl-Metallkomplexe als Modellkomplexe. Strukturbestimmung und Strukturchemie von reaktiven Spezies.
Unsere Forschungsinteressen liegen im Bereich der präparativen Organometallchemie und Koordinationschemie, wobei die Entwicklung neuer, ungewöhnlicher Ligandensysteme und die Anwendung ihrer Übergangsmetallkomplexe in der homogenen Katalyse, der organischen Synthese und den Materialwissenschaften im Mittelpunkt stehen.
Wie aktiviert man kleine Moleküle wie P4, CO2, H2, N2 oder CH4? - Hierzu synthetisieren wir Komplexe der d- und f-Block-Metalle und bedienen uns physikalischer und spektroskopischer Messmethoden, um deren Reaktivität zu verstehen. Die gewonnen Erkenntnisse dienen dazu, katalytisch aktive Verbindungen basierend auf kostengünstigen und nachhaltigen Metallen zu entwickeln.
Chemie der Kommunikation, Chemische Ökologie und Naturstoffchemie. Aufklärung der Struktur und Funktion von natürlichen Verbindungen mit Hilfe der Organischen Synthese, Analyse und Biosynthese
Bild: Tailormade Biokatalysatoren im Pilotmaßstab für die enzymatischen Herstellung vom hochwertigen Zucker; Isomaltose aus Saccharose.
Unser Forschungsschwerpunkt ist die Biokatalyse: Screening, Charakterisierung und Anwendung von Kohlenhydratenzymen zur Herstellung von hochwertigen Zuckern, Functional Food und Zuckerersatz (Präbiotika, Ballaststoffe, alternative Süßstoffe).
Bild: Blick in die Probenkammer des Röntgen-Photoelektronenspektrometers (XPS), das zum Beispiel in Charakterisierung von Polymerfilmen für die Biomedizintechnik genutzt wird.
In vielen Anwendungen von optischen Elementen bis hin zu biomedizinischen Anwendungen können ultradünne Polymerbeschichtungen die Eigenschaften eines Materials ganz wesentlich bestimmen. Wir synthetisieren Polymere und charakterisieren die Beschichtungen, um z.B. die Biokompatibilität eines Implantatmaterials entscheidend zu verbessern.
Bild: Von einem einzelnen Partikel (TEM-Bild) hin zu in-situ- & operando-Charakterisierung und Testung von technischen Elektroden in einer Hardware-Zelle (Prüfling, Bild).
Wie wird aus Kohlenstoffdioxid (CO2) ein hochwertiges Produkt? Was müssen technische Elektrodenmaterialien für Brennstoffzellen & Elektrolyseure leisten? Warum verändern sich Materialien mit der Zeit? – Mit diesen Themen zur zukünftigen Energiespeicherung & -umwandlung beschäftigt sich die Gruppe Technische Elektrokatalyse und schlägt hier eine Brücke zwischen atomarer Ebene und technischer Anwendung.
Arbeiten über wertgebende Inhaltsstoffe, vor allem (Poly)phenole wie Flavonoide, Chlorogensäuren aber auch Aminosäuren und andere Inhaltsstoffe. Weiterhin über Kontaminanten, wie Nicotin oder Prozesskontaminanten wie Acrylamid und Furanderivate. Methodisch chromatographische Methoden (HPLC, UHPLC, z.T. mit MS-Kopplung, GC und GC-MS).
Warum geliert die eine Methylcellulose bei 58 ⁰C, die andere schon bei 35 ⁰C? Warum löst sich die eine klar, die andere nicht? Solche Eigenschaftsunterschiede vermeintlich gleicher Polysaccharidderivate, die z.B. in vegetarischen Schnitzeln für die Konsistenz sorgen, sind eine Antwort ihrer Struktur. Und diese ist nicht einheitlich, sondern stellt eine komplexe Verteilung dar, die es mit möglichst hoher Auflösung zu analysieren gilt. Darauf zielen unsere Arbeiten auf dem Feld der Kohlenhydratanalytik, wobei die quantitative Massenspektrometrie von Gemischen eine zentrale Rolle spielt.
Bild: Gegenstromverteilungschromatographische Techniken (spCCC und HSCCC) und Naturstoffextrakte
Wir beschäftigen uns mit zahlreichen Themen aus dem Bereich der Lebensmittel- und Naturstoffanalytik. Dazu zählen die Wein-, Fruchtsaft- und Aromaforschung, wobei zur Identifizierung bioaktiver Inhaltsstoffe präparative Trenntechniken (u.a. Gegenstromverteilungschromatographie, engl.: Countercurrent Chromatography) zum Einsatz kommen. Weitere Themen umfassen die Authentizität von Lebensmittel sowie die Nutzung von Nebenströmen der Lebensmittelindustrie zur Gewinnung von Wertstoffen.
Bakterien erzeugen elektrischen Strom oder synthetisieren Stoffe durch Anwendung elektrischen Stroms. Durch diese Prozesse werden völlig neuartige Anwendungen möglich. Wir untersuchen die Mechanismen dieser bioelektrochemischen Prozesse und entwickeln Komponenten für mikrobielle elektrochemische Technologien.
Es ist unser Hauptziel, neue elektrochemische Methoden zur Untersuchung von Batterien zu entwickeln, um ein tieferes Verständnis über deren elektrochemische Prozesse und Limitationen zu erhalten.
Wir erforschen die elektrochemische Synthese regenerativer Kraftstoffe („ElectroFuels“) und Plattformchemikalien. ElectroFuels erlauben dabei das Speichern regenerativer elektrischer Energie in flüssigen Kraftstoffen.
Die AG Rückstandsanalytik untersucht das Rückstandsverhalten von Mikroschadstoffen in kommunalen und landwirtschaftlichen Abfallströmen, Wasser/Sediment- und Boden/Pflanzen-Systemen, um Eliminationspotentiale natürlicher und technischer Prozesse in der Umwelt zu ermitteln.
Am Niedersächsischen Forschungszentrum für Fahrzeugtechnik entwickeln wir nachhaltige chemische Prozesse und Produkte für technologische Anwendungen. Eine hochmoderne instrumentelle Analytik erlaubt die Bearbeitung analytischer Fragestellungen.
Bild:Mikroskopische und makroskopische wässrige Systeme
Unsere Forschung an Gasmolekülen, Aerosolpartikeln und Tröpfchen ist vielfach motiviert: ein besseres Grundverständnis der Materie zwischen Molekül und makroskopischem Körper; ihre herausragende Rolle in der Physik und Chemie der Atmosphären der Erde, anderer Planeten, Satelliten und im Weltraum; ihre Auswirkungen auf Wetter und Klima; die Bedeutung von molekularen Aerosolen und Nanopartikeln im Gesundheitswesen, in der Pharmazie und in technischen Anwendungen.
Welche Bedeutung hat die Kovtun-Son-Starinets-Vermutung, die aus der stringtheoretischen Behandlung der Physik Schwarzer Löcher stammt, in der Chemie? Ein gänzliches neues und unerforschtes Gebiet, auf dem man den Mut besitzen muss, unkonventionellen Betrachtungsweisen zu folgen.
Bild: Methoden der künstlichen Intelligenz ermöglichen günstige Vorhersagen hochgenauer Energien.
Unsere Gruppe untersucht die Schnittstelle zwischen theoretischer Chemie und künstlicher Intelligenz. Im Zentrum unserer Forschung steht das Design reaktiver Systeme für die Energiewende.
Bild: Optisch parametrischer Verstärker (OPA) zur Erweiterung des nutzbaren Wellenlängenbereichs eines ultraschnellen Lasersystems.
Wir erforschen sowohl natürliche und künstliche Lichtsammelsysteme als auch Fluoreszenzmikroskopie und Neurobiologie. Dabei klären wir ultraschnelle Prozesse der Lichtsammlung bei der Photosynthese auf und wenden sie bei unseren künstlichen Lichtsammelsystemen für hocheffiziente Photovoltaik an. Zusätzlich beschäftigen wir uns mit dem Übertragen und Speichern von neurobiologischen Signalen. Dazu verwenden wir Einzelmolekül-Detektion, Fluoreszenzmikroskopie und Polarisation.
