bis 30.06.2016 gefördert

3440

Katalytische Wege zu neuartigen Amin-Boran-Silan-Copolymeren

Dr. Torsten Beweries, Leibniz-Institut für Katalyse e.V. an der Universität Rostock

Das Knüpfen von Bindungen zwischen Hauptgruppenelementen ist von großer Bedeutung für die gezielte und effiziente Synthese neuer Moleküle und Materialien. Als Beispiel hierfür ist die Wurtz-Synthese zur Darstellung von Oligo- und Polysilanen zu nennen.

 

3442

Kolloid-basierte Template zur Herstellung definierter und schaltbarer poröser Membranen über die Schmelzkristallisation

Dr.-Ing. Markus Gallei, Technische Universität Darmstadt, Ernst-Berl-Institut

Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung von aus Dispersion zu erzeugenden porösen, freitragenden oder auf unterschiedlichen Substraten geträgerten porösen Membranen mit gezielt einstellbarer und durch Vernetzung stabilisierter Matrix aus organisch/hybridischen Kern/Schale-Polymerpartikel-Templaten. Die Herstellung solcher Hybrid-Membranen erfolgte über das sogenannte Verfahren der Schmelzkristallisation, welches im Vergleich zur vertikalen Abscheidung oder etablierter Spincoating-Techniken vollkommen ohne die Verwendung von Lösungsmitteln bzw. Dispersionsmedien auskommt. Die Verwendung der Schmelzkristallisation wurde bisher nur in wenigen Studien trotz ihres unumstrittenen Potentials für Hybrid-Partikel mit anorganischen Kernen zur Generierung von Templat-Strukturen verwendet.

 

3453

Thermodynamische Untersuchung der scherinduzierten Migration von Polymeren

Prof. Dr. Natalie Germann, Technische Universität München

Shear banding is a ubiquitous phenomenon observed in soft materials, including soaps, shampoos, pastes, gels, and food products. Strong shearing deformations can develop localized velocity bands with different shear rates, known as shear bands. Although it is a common phenomenon in soft materials, the mechanisms giving rise to shear band formation are not always the same. Here we have developed a novel thermodynamically consistent two-fluid model to study steady-state shear banding in semi-dilute entangled polymer solutions. This model is based on the hypothesis that shear banding is caused by diffusion. In contrast to previous approaches, the formulation of the boundary conditions is straightforward, as the differential velocity is considered as a state variable. The behavior of the model was analyzed for a cylindrical Couette flow and a rectilinear channel flow. We confirmed that stress-induced migration is the diffusive term responsible for the formation of shear bands. The steady-state solution is smooth and unique with respect to different deformation histories and different values of the diffusivity constant. The finding that polymeric materials can form strongly inhomogeneous concentration profiles is also of importance for the development and optimization of industrial processes. The simplicity of this model makes it attractive for use in more complex industrial flows.

 

3456

Mapping interactions of G-protein coupled receptors with arrestin using genetically encoded crosslinkers

Dr. Irene  Coin, Universität Leipzig - Institut für Biochemie

With the help of this fellowship we have demonstrated that interactions between G‐protein coupled receptors and non‐visual arrestins can be investigated using genetically incorporated crosslinkers. By systematically mapping the finger loop of Arrestin‐2 with a crosslinking amino acid we have shown that  this  epitope  forms  a  helix  in  the  receptor‐bound  form.  In  the  lack  of  a  structure  for  a  GPCR‐bound Arrestin‐2, our method revealed a structural hallmark of the receptor‐arrestin complex.

 

3461

Kontrollierbare polymere Kraftsensoren

Dr. Dipl. Chem. Michael Sommer, Makromolekulare Chemie, Universität Freiburg

This work addresses the synthesis and characterization of novel mechanochromic materials based on colorless spiropyran (SP) to be used as force sensors. In order to control the mechanically-induced spiropyran-merycanine (MC) transition, derivatization of SP is employed in a way that the different substituents stabilize or destabilize MC and thus the transition barrier as well. The work described here entails DFT calculations, the synthesis of novel polymers with suitably chosen substituents, and mechanical experiments.

 

3463

Entwicklung eines gepaarten und konvergenten elektrochemischen Prozesses zur Herstellung wertvoller organischer Verbindungen

Dr. Robert Francke, Universität Rostock, Institut für Chemie

Im Rahmen des geförderten Projektes wurde eine elektrochemische Methode zur Erzeugung einer neuen hypervalenten Iodverbindung erprobt. Hierfür wurde ein spezieller Precursor entwickelt, der sowohl eine redoxaktive Phenyliodidgruppe als auch einen ionischen Rest zur Gewährleistung der Leitfähigkeit trägt. Wir konnten zeigen, dass sich somit die gewünschte hypervalente Iodverbindung ohne Zusatz von Leitsalz selektiv über anodische Oxidation generieren lässt, und zudem für präparative Umsetzungen geeignet ist. Ein wichtiger Baustein der Methode stellt die Verwendung von 1,1,1,3,3,3-Hexafluoroisopropanol als Lösungsmittel dar, das zur Stabilisierung des Iods in der Oxidationsstufe +III dient.

 

3465

Selektive katalytische Oxidation von lignocelluloser Biomasse zu Ameisensäure unter Erzeugung hochwertiger Cellulose

Dipl.-Ing. Jakob Albert, FAU Erlangen-Nürnberg

Ziel des Projektes war es, maßgeschneiderte Katalysatorsysteme zu identifizieren, welche die stufenweise Oxidation lignocelluloser Biomasse zu Ameisensäure unter Erzeugung hochwertiger Cellulose katalysieren. Im Rahmen des geförderten Vorhabens konnten mehrere Vertreter aus der Substanzklasse der Polyoxometallate identifiziert werden, die diesen komplexen Anforderungen unter milden Reaktionsbedingungen gerecht werden.

 

3469

Entwicklung eines grenzflächenkontrollierten Prozesses zur Klassierung von Nanopartikeln < 10 nm

Dr.-Ing, Doris Segets, Lehrstuhl für Feststoff- und Grenzflächenverfahrenstechnik, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)

Im Rahmen des vorliegenden Forschungsvorhabens wurde die größenselektive Ausflockung (SSP) systematisch untersucht. Basierend auf aussagekräftigen Parameterstudien konnte erstmals eine analytische Beschreibung der Verteilung einer Partikelgröße xi in geflocktes Grob- und dispergiertes Feingut gefunden werden. Es zeigte sich, dass SSP rein über die Art der eingesetzten Lösemittelchemie bestimmt wird. Mechanistisch lässt sich dieses Verhalten durch das Wechselspiel aus größenabhängiger van der Waals Kraft und sterischer Repulsion erklären, ist allerdings noch nicht vollständig verstanden (1).

1.         Segets, D., et al., Classification of zinc sulfide quantum dots by size: insights into the particle surface-solvent interaction of colloids. J. Phys. Chem. C, 2015. 119: p. 4009-4022.

 

3472

Gewinnung von Germaniumdioxid durch chemische Transportreaktionen bei niedrigen Temperaturen

Dr. Peter Fröhlich, Institut für Technische Chemie

Der chemische Gasphasentransport ist ein bisher in der industriellen Praxis noch wenig eingesetztes Verfahren, um Stoffe selektiv aus komplexen polymetallischen Gemischen zu gewinnen. Im Rahmen dieses Forschungsvorhaben wurde der Gasphasentransport von Germanium(IV)-oxid im System NH4Cl/ZnO untersucht. Die Zugabe von ZnO ermöglicht den Transport von GeO2 von 350°C nach 450°C mit GeCl4 als gasphasenaktive Spezies und einer Transportgeschwindigkeit von 0,12 µmol/h. Neben den Untersuchungen an reinem GeO2 als Modellsystem wurde die selektive Germaniumabtrennung auch erfolgreich mit dem Mineral Argyrodit durchgeführt.

 

3476

Kohlenstoffmonolithe zur Immobilisierung von Enzymen und deren Anwendung als Durchflussreaktor

Dr. Susann Barig, BTU Cottbus-Senftenberg

Der Einsatz immobilisierter Enzyme ist aus industrieller Sicht wichtig um Kosten zu sparen. Verschiedene Faktoren, z.B. die Wahl des Trägermaterials, die angewandte Immobilisierungsmethode oder die Auslegung des Bioreaktors, bestimmen eine erfolgreiche Immobilisierung welche zu einer erfolgreichen Biotransformation führt.

 

3477

Neuer numerischer Ansatz zum Design von Mischer-Abscheidern

Dr.-Ing. Mark W. Hlawitschka, TU Kaiserslautern

Bisherige numerische Untersuchungen von Extraktionsapparaten beschäftigten sich maßgeblich mit Extraktionskolonnen, während der am häufigsten verwendete Extraktionsapparat, der Mischer-Abscheider, zumeist nur getrennt betrachtet wurde. In diesem Projekt wird ein Ansatz um eine multimodale Populationsbilanzmodellierung für Mischer-Abscheider verfolgt und gegen eigene Experimente validiert.

 

3479

Thermodynamische Untersuchung wässriger Zweiphasensysteme basierend auf hyperverzweigten Polymeren

Dr.-Ing. Tim Zeiner, Lehrstuhl für Fluidverfahrenstechnik (TU Dortmund)

In dieser Arbeit wurden neuartige wässrige Zweiphasensystemen (ATPS) auf Basis hyperverzweigter Polymere untersucht im Hinblick auf die Anwendung zur Aufreinigung von Proteinen. Hyperverzweigte Polymere sind baumartig verzweigte Polymere, welche eine große Anzahl funktioneller Gruppen tragen können. Durch diese neuartigen ATPS konnte die Beladbarkeit mit monoklonalen Antikörpern im Vergleich zu klassischen ATPS gesteigert werden.

 

3496

Optimaler Entwurf heterogen-katalytischer Reaktoren unter Berücksichtigung der Katalysatordesaktivierung

Prof. Dr.-Ing. Hannsjörg Freund, Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Catalyst deactivation has been incorporated into an optimal reactor design methodology to develop tailor-made reactor concepts, with the goal of achieving the best overall performance over the whole catalyst lifetime. The reactor set-up and varying operating conditions were simultaneously optimized. Reactor configurations with different time and length scales were considered for reaction systems with different catalyst aging rates.

 

3497

Bio/anorganische Nanostäbchen als Komponenten für Funktionsmaterialien: Peptid-vermittelte Mineralisation von Tabakmosaikviren

Dr. Fania Geiger, Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme, Neue Materialien und Biosysteme

Ziel des Projekts war die Herstellung von organisch-anorganischen Nanohybridmaterialien mit Hilfe von funktionalisierten Mineralisationstemplaten, die aus spezifischen Mineralisationspep-tiden und Tabakmosaikviren (TMV) aufgebaut waren. Zunächst wurde der Einfluss der Mine-ralisationspeptide auf die CaCO3 Mineralisation untersucht. Peptide, die die Abscheidungsre-aktion beeinflussten wurden ausgewählt und zur Funktionalisierung des Templates kovalent an TMV gebunden. Diese funktionalisierten Biotemplate wurden dann durch Biomineralisation mit CaCO3 beschichtet um organisch-anorganische Hybridnanostäbchen zu erhalten. Das Pflanzenvirus TMV diente hierbei als multivalentes 3D Templat, das eine strukturierte Präsen-tation der Mineralisationspeptide ermöglichte. Dieses Projekt war Teil des NanoBioMater Pro-jekthauses der Universität Stuttgart, dessen Ziel die Erzeugung neuer Hybridmaterialien für die Analytik, Sensorik und Medizintechnik ist.

 

3498

Maßgeschneiderte mikrobielle Exopolysaccharide für unterschiedlichste industrielle Anwendungen

Dr.-Ing. Jochen Schmid, Technische Universität München

Bisher wird die natürliche Diversität, und die Möglichkeit zur maßgeschneiderten Herstellung von mikrobiellen Exopolysacchariden nur bedingt genutzt. Um diese Limitierungen zu umgehen, welche auch in der hohen Diversität der Produktionsorganismen begründet ist, wurden bekannte, und genetisch gut zugängliche Exopolysaccharid-Produzenten wie das Gram-negative Bakterium Xanthomonas campestris und ein Gram-positiver Vertreter der Paenibacillus sp. zu Chassis Organismen umgewandelt. Diese Chassis werden zukünftig verwendet um die heterologen Biosynthesecluster aus neuen Umweltisolaten zu exprimieren.

 

3500

Synthese bioinspirierter fluorogener Liganden und Entwicklung fluoreszierender Aptamere

Dr. Claudia Höbartner, Georg-August-Universität Göttingen

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