Überblick über alle fortlaufenden Großprojekte

KeraSolar - 3D Matter Made to Order - 3MET - ComPlat - SoftMatterLab - GRK2039 - BIFTM - ProMiSe - KSOP

KeraSolar

Ein grundlegend neues Solarzellenkonzept wollen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) im Projekt „Neuartige flüssig-applizierte keramische Solarzellen“ (KeraSolar) entwickeln. Dabei verbinden sie Forschung zu Photovoltaik mit keramischen Funktionsmaterialien, um so die Vorteile verschiedener Solarzellentechnologien zu bündeln: Die Druckbarkeit organischer und die Langzeitstabilität kristalliner Solarzellen sowie die Ferroelektrizität von Perowskiten.

Einer der wichtigsten Grundpfeiler der künftigen CO₂-neutralen Energieversorgung ist die Sonnenenergie. Solarzellen können diese einsammeln und in nutzbare elektrische Energie umwandeln. In den nächsten sechs Jahren beschäftigen sich Forscherinnen und Forscher des KIT in dem von der Carl-Zeiss-Stiftung mit 4,5 Millionen Euro geförderten Projekt „Neuartige flüssig-applizierte keramische Solarzellen“ (KeraSolar) mit einem völlig neuen Materialkonzept für Solarzellen. Im Rahmen dieses Projektes synthetisiert der Arbeitskreis Bräse neue organische Halbleiter, welche als Ladungstransportschichten eingesetzt werden können.

Hier geht es zur Pressemitteilung des KIT. Mitarbeiter im Projekt KeraSolar sind Steffen Otterbach und Henrik Tappert.

3D Matter Made to Order

Der Exzellenzcluster 3D Matter Made to Order (3DMM2O) ist eine gemeinsame Initiative des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Universität Heidelberg. Die Hauptaufgabe des Clusters ist es, das 3D Additive Manufacturing auf die nächste Stufe zu heben.

3D Additive Manufacturing, oder einfach ausgedrückt "3D-Druck", hat das Potenzial, unsere Welt im 21. Jahrhundert so sehr zu verändern, wie es Gutenbergs beweglicher "2D-Druck" im 15. 3D Additive Manufacturing wandelt Informationen - eine digitale Blaupause - direkt und schnell in physische Objekte um.

Diese Technologie verkürzt die Zeit bis zur Markteinführung drastisch, ermöglicht die Anpassung an Kundenwünsche ohne zusätzliche Kosten, überwindet die Einschränkungen der Standardbearbeitung und legt die Produktion von Materialien, Objekten und funktionalen Geräten aus den Händen weniger Fabrikbesitzer in die Hände vieler, die Zugang zu Tischgeräten mit 3D-Druckfunktionen haben. Auf der Makroebene ist die 3D-Additiv-Fertigung von Polymeren und Metallen bereits ein weltweiter Megatrend.

Der Cluster "3D Matter Made to Order" (3DMM2O) hat sich zum Ziel gesetzt, 3D Additive Manufacturing vom Makromaßstab auf die Mikro-, Nano- und schließlich auf die molekulare Skala zu bringen und diese Technologien in drei ausgewählten Anwendungsschwerpunkten anzuwenden. Hierbei liegt der Fokus des Arbeitskreises Bräse auf Forschungsbereich A: Molekulare Materialien.

Der Forschungsschwerpunkt liegt auf der eingeschränkten Selbstorganisation molekularer Einheiten zu makroskopischen Objekten und der Bereitstellung funktioneller makromolekularer Tinten und Resists für den 3D-Laserdruck. Mit der programmierten Herstellung von Funktionsmaterialien stellt der Forschungsbereich A "Molekulare Materialien" die Basis des Clusters 3DMM2O dar. Die drei Stoßrichtungen des Forschungsbereichs A sind: Molekulare Einheiten (A1), kristalline molekulare Baugruppen (A2) und fortgeschrittene makromolekulare Resists (A3). Hierbei agiert Prof. Dr. Stefan Bräse als Sprecher des Teilbereichs A1.

Mitarbeiter im Cluster 3DMM2O sind Dr. Salma Begum, Dr. Zahid Hassan, Yannick Matt, Hannes Kühner, Evelyne Kwiatkowski, Simon Oßwald, Christoph Schissler und Lisa Schmidt.

3MET: Sonderforschungsbereich für Spitzenforschung in Physik und Chemie

In dem zum 1.1.2011 gestarteten Transregio-Sonderforschungsbereich (SFB/TRR 88 "3MET") forschen Gruppen an der TU Kaiserslautern und am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gemeinsam an kooperativen Effekten in homo- und heterometallischen Komplexen.

Zum gemeinsamen Thema "Kooperative Effekte in homo- und heterometallischen Komplexen (3MET)" haben sich insgesamt neunzehn Projekte zusammengefunden, aufgegliedert in die drei Projektbereiche (a) Magnetismus, (b) Synthese und Katalyse sowie (c) Optische Eigenschaften und Spektroskopie. Die Wissenschaftler erhoffen sich aus ihrer grundlagenorientierten Forschung langfristig ein großes Potenzial für Anwendungen, etwa für schaltbare Molekülmagnete, selektive Katalysatoren und optische Funktionsmaterialien. In jedem Fall liegt der Ausgangspunkt bei der Herstellung von Verbindungen mit bis zu drei Übergangsmetall-Atomen und der Charakterisierung ihrer Wechselwirkungen auf- und miteinander.

Der AK Bräse engagiert sich hier insbesondere im Projektbereich B: Synthese und Katalyse.

Mitarbeiter im SFB/TRR 88 ("3MET") sind Dr. Jasmin Busch, Xuemin Gan und Christoph Zippel.

Weitere Informationen unter http://www.uni-kl.de/3met.

Compound Platform (ComPlat)

Die Compound Platform (früherer Name: Platform für kombinatorische Chemie) ComPlat bietet alle notwendigen Werkzeuge für die parallele und kombinatorische Synthese kleiner Moleküle, um sowohl Einzelverbindungen im Gramm-Maßstab als auch kleine bis mittelgroße Verbindungsbibliotheken zu liefern. Darüber hinaus unterhält die Plattform einen Bestand an intern synthetisierten, aber auch kommerziell erhältlichen Substanzbibliotheken, die insgesamt mehr als 20.000 Substanzen umfassen. Die Verbindungen der Bestandsbibliothek werden auf Anfrage an BIFTM-Gruppen sowie an externe Nutzer zu Screening-Zwecken verteilt. Weitere Informationen finden sich unter Compound Platform bei den Forschungsinteressen und auf der Homepage www.complat.kit.edu.

SoftMatterLab

Das Soft Matter Lab besteht aus einem Kompetenzpool der Chemie, einschließlich der Organischen Chemie, Polymerchemie und Materialchemie, der durch die Expertisen von Prof. Stefan Bräse (Institut für Organische Chemie ), Prof. Patrick Théato (Institut für Chemische Technologie und Polymerchemie ) und Prof. Jörg Lahann (Institut für Funktionelle Grenzflächen ) unterstützt wird.

Das Hauptziel des SoftMatterLab ist die intellektuelle und experimentelle Unterstützung von Projekten an der Schnittstelle von Biologie, Chemie und Physik. Die Aktivitäten des Labors umfassen daher die Entwicklung neuartiger Synthesestrategien, fortgeschrittenes Materialdesign sowie Optimierungsstudien und On-Demand-Synthese im Rahmen des BIF-Programms. Der Arbeitskreis Bräse beschäftig sich hier mit der Synthese biologisch relevanter komplexer Strukturen und hochporöser Strukturen.

Mitarbeiter des AK Bräse im SoftMatterLab ist Dr. Patrick Hodapp.

Graduiertenkolleg (GRK) 2039

Die Kernidee des GRK 2039 ist es, organische Chemie, chemische Biologie, Biophysik, theoretische/physikalische Chemie und Zellbiologie zu verschmelzen, um maßgeschneiderte Fluoreszenzsonden zu entwickeln, die es Forschern ermöglichen, wichtige biologische Fragen durch optische Bildgebung zu beantworten. Als Ergebnis der vereinten Anstrengungen dieser komplementären Forschungsbereiche deckt das GRK die komplette Evaluierungslinie für Fluoreszenzsonden ab, von Design, Synthese und Photophysik über Biokonjugation bis hin zur in-vivo-Bildgebung.

Mitarbeiter im GRK 2039 sind Dr. Claudine Herlan, Gloria Hong, Susanne Kirchner und Roberta Tabone.

BioInterfaces in Technology and Medicine (BIFTM)

Die Entwicklung innovativer Ansätze zur Steuerung lebender Systeme stellt eine große Herausforderung für die Biomedizin und Biotechnologie dar. Den heute verfügbaren Strategien fehlt häufig die erforderliche Spezifität und Wirksamkeit. Dies rührt von unserer Unfähigkeit her, Schlüsselfunktionen unseres eigenen Körpers angemessen zu kontrollieren und lebende Systeme in künstlichen Umgebungen effizient zu steuern.

Insbesondere neuartige "smarte" Medikamente, zellbasierte Therapien und Implantate sind für erfolgreiche therapeutische Ansätze in der regenerativen Medizin erforderlich. Darüber hinaus sind innovative Strategien erforderlich, um die Bildung bakterieller Biofilme im klinischen Umfeld zu verhindern. Ebenso werden für biotechnologische Anwendungen innovative intelligente Materialien und Geräte für die biomimetische Kultur von eukaryotischen Zellen und zur Nutzung der Eigenschaften mikrobieller Biofilme benötigt. Daher besteht die übergreifende Herausforderung des Programms BioGrenzflächen in Technologie und Medizin (BIFTM) darin, neue Ansätze und neue Technologien zur Kontrolle lebender Systeme zu entwickeln. Angesichts der Komplexität dieser Systeme ist ein tieferes Verständnis der lebenden Systeme vom Gesamtorganismus bis hinunter auf die molekulare Ebene eine absolute Voraussetzung. Dies erfordert die Entwicklung einer leistungsfähigen Analysetechnik.

ProMiSe

Die Forschergruppe "Erfassung und Steuerung dynamischer lokaler Prozesszustände in Mikroreaktoren mittels neuer in-situ-Sensorik" (ProMiSe) beschäftigt sich mit der Entwicklung miniaturisierter Sensoren und deren Integration in Mikroreaktoren. Durch experimentelle Untersuchungen und eine detaillierte Modellierung soll ein tieferes Verständnis der Dynamik lokaler Transport- und Reaktionsvorgänge in solchen Systemen erreicht werden, das letztendlich für eine bessere Steuerung der Prozesse im Sinne höherer Produktqualität, Ausbeute, etc. genutzt werden kann. Im Mittelpunkt der Forschung stehen Verdampfungsprozesse, die Mehrphasenkatalyse, die Photochemie und die Synthese von Nanopartikeln.

Mitarbeiterin in der Forschergruppe ProMiSe ist Helena Simek.