EXC 2033:  RESOLV (Ruhr Explores Solvation)

• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie ; Analytische Chemie ; Molekülchemie ; Physik der kondensierten Materie ; Verfahrenstechnik, Technische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2019
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• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 390677874

Zahlreiche chemische Reaktionen, wichtige industrielle Prozesse und nahezu alle biologischen Vorgänge finden in Lösung statt. RESOLV hat Solvation Science als neues interdisziplinäres Forschungsfeld etabliert und die traditionelle Vorstellung überwunden, dass Lösungsmitteln lediglich eine passive Rolle zukommt. RESOLV basiert auf einem vereinheitlichten Verständnis von Solvatationsprozessen, gemäß dem Lösungsmittelmoleküle als aktive Teilnehmer chemischer Prozesse und nicht als bloße Zaungäste betrachtet werden. Zukünftige Herausforderungen liegen darin, chemische Prozesse jenseits von homogenen Phasen, Normalbedingungen und thermischen Gleichgewichten zu untersuchen und zu verstehen. RESOLV wird sich daher zukünftig fokussieren auf die Erforschung lokaler Solvensfluktuationen in heterogenen Systemen (Bereich I), lösungsmittelkontrollierter Dynamik und Reaktivität (Bereich II), und Solvatation unter Extrembedingungen (Bereich III).Im Bereich I werden lokale Konzepte der Solvatationsthermodynamik, der Polarität und des pH-Wertes in nanoheterogenen Umgebungen entwickelt. Hierfür wird vor allem die Synergie von ortsaufgelösten Methoden und modernen Rechenmethoden von fundamentaler Bedeutung sein, mit Anwendungsbezügen im Bereich der molekularen Erkennung sowie der (Bio-)Elektrokatalyse. Im Bereich II wird die Dynamik von Solvatationsprozessen untersucht und es werden neue zeitaufgelöste Techniken entwickelt. Unser Ziel ist es, komplexe Reaktionsmechanismen in Lösung auf der molekularen Ebene aufzuklären. Auf dieser Basis können neuartige Synthesestrategien entwickelt und die gewonnenen Erkenntnisse in der Bio- und Verfahrenstechnik eingesetzt werden.Im Bereich III werden Lösungsmittel unter hohen Drücken, extremen räumlichen Restriktionen sowie bei niedrigen Temperaturen untersucht. Dies ermöglicht die Modulation von Solvatationseigenschaften ohne Veränderung der chemischen Signatur des Lösungsmittels. Durch ein tiefergehendes Verständnis der Solvatation unter extremen Bedingungen können neue technische Anwendungsgebiete, von der Organokatalyse und Enzymologie bis hin zur Haltbarmachung von Bioprodukten, erschlossen werden.RESOLV wird nachhaltige institutionelle Veränderungen bewirken: (i) Einrichtung neuer Professuren im Bereich Solvation Science, insbesondere an der TU Dortmund, (ii) Einrichtung eines integrierten Graduiertenprogramms (vom Bachelor direkt zur Promotion) in Solvation Science für die kommende Generation von WissenschaftlerInnen in Academia und Industrie, (iii) Förderung von Unternehmergeist, (iv) Förderung der NachwuchswissenschaftlerInnen auf allen institutionellen Ebenen, (v) Ergreifen von Maßnahmen, die vielfältigen Talente in der Wissenschaft zu unterstützen, unter Berücksichtigung der Chancengleichheit und Familienfreundlichkeit, (vi) Aufbau einer innovativen Transferplattform, um die Erkenntnisse der Grundlagenforschung in Schlüsseltechnologien zu überführen.

• DFG-Verfahren: Exzellenzcluster (ExStra)
• Antragstellende Institution: Ruhr-Universität Bochum
• Mitantragstellende Institution: Technische Universität Dortmund
• Beteiligte Institution: Universität Duisburg-Essen; Fakultät für Physik; Arbeitsgruppe Experimentelle Physik; Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT); Max-Planck-Institut für Kohlenforschung; Max-Planck-Institut für Nachhaltige Materialien GmbH (MPI SusMat)
• Sprecherin: Professorin Dr. Martina Havenith-Newen
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professorin Dr. Enrica Bordignon; Professor Dr. Uwe Bovensiepen; Professor Dr. Guido Clever; Professor Dr. Lukas J. Gooßen; Professor Dr. Stefan Huber; Professor Dr.-Ing. Stefan M. Kast; Professor Rasmus Linser, Ph.D.; Professor Dr. Benjamin List; Professor Dr. Dominik Marx; Professorin Dr. Karina Morgenstern; Professor Dr. Frank Neese; Professor Dr. Jörg Neugebauer; Professor Dr. Patrick Nürnberger; Professor Dr. Poul Bering Petersen; Professor Dr. Nicolas Plumeré; Professorin Dr. Gabriele Sadowski; Professorin Dr. Elsa Sanchez Garcia; Professor Dr. Wolfram Sander; Professor Dr. Wolfgang Schuhmann; Professor Dr. Lars Schäfer; Professor Dr. Metin Tolan; Professorin Dr. Kristina Tschulik; Professor Dr.-Ing. Eckhard Weidner; Professor Dr. Roland Winter