Bio-inspirierte Photoladungsakkulation: vom Design neuartiger Systeme zur Optimierung von Multielektronredoxprozessen

• Antragsteller: Professor Dr. Benjamin Dietzek-Ivansic; Dr. Stephan Kupfer
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie ; Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431449684

Die natürliche Photosynthese ist eine faszinierende Quelle der Inspiration für das innovative Design neuartiger molekularer Strukturen im Rahmen der Umwandlung und Speicherung solarer Energie. Photokatalytische Anwendungen in diesem Zusammenhang basieren auf Mehrelektronenprozessen, wobei die zugrundeliegenden, lichtgetriebenen Transferschritte naturgemäß Einelektronenprozesse darstellen. In der Natur wird diese Diskrepanz mittels spezifischer Cofaktoren behoben, welche in der Lage sind mehrere Elektronen zu speichern und in Folge paarweise mittels gekoppelter Protonen- und Elektronentransferprozesse zu übertragen. Ziel von PhotoAcc ist daher die Entwicklung von neuartigen molekularen Systemen zur lichtgetriebenen Ladungsakkumulation, auf Grundlage biologischer Cofaktoren, im besonderem von Flavinen. Dieses Projekt wird von der sich ergänzenden Expertise der vier international angesehenen Arbeitsgruppen profitieren, um (i) die Synthese solcher Systeme mit maßgeschneiderten optoelektronischen Eigenschaften mittels eines DFT-basierten Ansatzes zu lenken, (ii) deren elektronische Eigenschaften unter Verwendung diverser elektrochemischer sowie spektroskopischer Methoden aufzuklären, um diese zu charakterisieren, inklusive hochentwickelter EPR-Methoden zur räumlichen Auflösung der Elektronenspeicherung, und (iii) um deren Aktivität – und die zugrundeliegenden lichtgetriebenen Multielektronen-Multiprotonentransferprozesse – zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Murielle Chavarot-Kerlidou, Ph.D.; Dr. Serge Gambarelli; Dr. Jean-Marie Mouesca