katalyse, waarbij een stof een chemische reactie versnelt, maar blijft onveranderd, is van cruciaal belang voor veel industriële processen. Om efficiënte katalysatoren te ontwikkelen die geoptimaliseerd zijn voor verschillende toepassingen, onderzoekers van verschillende disciplines die werkzaam waren in het Collaborative Research Centre "Molecular Structuring of Soft Matter" (CRC 1176) van het KIT werden geïnspireerd door biologische modellen. De chemici combineerden de structurering van natuurlijke enzymen met het ontwerp van synthetische macromoleculen.

Zoals gerapporteerd door de wetenschappers in de Tijdschrift van de American Chemical Society , hun werk is geïnspireerd op de structuur van metallo-enzymen, katalytisch actieve eiwitten die een metaal bevatten. Ze voegen specifiek metaalionen toe aan een op maat gemaakt polymeerraamwerk. De resultaten zijn katalytisch actieve nanodeeltjes met een enkele keten. "Bij de eerste studies deze nieuwe multifunctionele nanoreactoren bereikten veelbelovende resultaten wat betreft zowel katalysatoreigenschappen als productvorming, " zegt professor Christopher Barner-Kowollik, Hoofd van de Macromoleculaire Architectures Group van het Institute for Chemical Technology and Polymer Chemistry (ITCP), en professor Peter Roesky, Hoofd van de leerstoel voor anorganische functionele materialen van KIT's Institute for Inorganic Chemistry (AOC).

De katalytisch actieve nanodeeltjes met een enkele keten zijn ontwikkeld door het door het KIT gecoördineerde onderzoekscentrum "Molecular Structuring of Soft Matter" (CRC 1176), gefinancierd door de German Research Foundation (DFG) in nauwe samenwerking met de Queensland University of Technology (QUT) in Brisbane, Australië. Binnen dit collaboratieve onderzoekscentrum, wetenschappers werken aan theoretische, analytisch, en synthetische processen om de ketenlengte of volgorde van de bouwstenen van grote moleculen specifiek aan te passen, bijvoorbeeld. Het doel is het gecontroleerd structureren van zachte materie op moleculair niveau in drie dimensies om zo macromoleculen te verkrijgen die precies zijn ontworpen voor gedefinieerde functies.

Chemische wachtwoorden en moleculaire weefsels

Binnen CRC 1176, KIT-onderzoekers hebben ook een manier gevonden om digitaal verzonden gevoelige informatie betrouwbaar te beschermen. Ze combineerden informatica en scheikunde kennis, d.w.z. een gemeenschappelijk coderingsproces en een chemisch wachtwoord. Het vertegenwoordigt een chemische verbinding met een bepaalde volgorde van bouwstenen en aangehechte zijketens. Aan de chemische componenten worden letters en cijfers toegekend.

Een ander hoogtepunt van CRC 1176 zijn tweedimensionale stoffen gemaakt van monomoleculaire polymeerdraden. Om deze weefsels van een enkele moleculaire laag in dikte te produceren, de onderzoekers gebruikten metaal-organische opbouwframes, genaamd SURMOF's, als "weefgetouwen". De polymeerdraden worden bij elkaar gehouden door de chemische krachten die voortvloeien uit het weefpatroon, zodat de moleculaire weefsels net zo flexibel zijn als conventionele weefsels.