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Erneut waren hochrangige Besucher der brasilianischen Bundesuniversität UFABC im Ruhrgebiet zu Gast, mit der die UA Ruhr – eingefädelt vom Verbindungsbüro Lateinamerika – mittlerweile vielfältige Arbeitskontakte unterhält. Anlass war die brasilianische Internationalisierungsinitiative PRINT, bei der die UFABC zu den ausgewählten Universitäten gehört, die in den nächsten Jahren Sondermittel für internationale Forschungsprojekte erhalten. Die an der UFABC zuständigen Prorektoren für Graduate Studies, der Biologe Charles Murphy Dias dos Santos und der Informatiker João Paulo Góis, stellten nun an der UA Ruhr – dem Hauptpartner der UFABC in Deutschland – ihr PRINT Projekt vor.


Die von der UFABC geplanten Forschungskooperationen konzentrieren sich v.a. auf Biotechnologie, Nano- und Materialwissenschaften sowie angewandte Informationswissenschaften; daher fanden an der UA Ruhr Gespräche und Besuch u.a. an folgenden Institutionen statt: ZMB (Zentrum für Medizinische Biotechnologie), CENIDE (Centre for Nano-Integration Duisburg-Essen), Graduate School “User Centered Social Media”, ICAMS (Interdisciplinary Centre for Advanced Material Simulation). Daneben kam es zum Meinungsaustausch mit Dr. Hans Stallmann, UA Ruhr Koordinator, und Prof. Dr. Barbara Buchenau, UDE Prorektorin für gesellschaftliche Verantwortung, Diversity und Internationalität. Sowohl die Gäste von der UFABC als auch die Gesprächspartner an der UA Ruhr waren angetan von den verschiedenen Anknüpfungspunkten und überzeugt davon, dass durch die PRINT-Mittel bald gemeinsame Forschung in Form von Doktoranden- und Postdoc-Austausch möglich wird.

 

Bildnachweis: Stephan Hollensteiner

Die Universitätsallianz Ruhr (UA Ruhr) wächst weiter zusammen: Prof. Dr. Malte Behrens wird in den kommenden vier Jahren als UA Ruhr-Professor für Materialchemie von Katalysatoren an der Universität Duisburg-Essen (UDE) und der Ruhr-Universität Bochum (RUB) lehren und forschen. Der UDE-Chemiker ist bereits Sprecher eines gemeinsamen Sonderforschungsbereichs (SFB) mit der RUB und der vierte standortübergreifende UA Ruhr-Professor. Das Mercator Research Center Ruhr (MERCUR) fördert das Vorhaben mit einer Million Euro.

Mit Katalysatoren laufen chemische Reaktionen effizienter ab: Mit ihnen lassen sich beispielsweise Umweltschadstoffe schneller abbauen oder chemische Produkte ressourcenschonender herstellen. Prof. Behrens: „Sie spielen eine große Rolle als ‚Heiratsvermittler‘ zwischen Molekülen, die ohne sie entweder gar nicht oder nur sehr langsam zueinander finden würden.“ Relativ unerforscht ist bislang aber noch, wie sich dabei die Oberfläche von Metalloxiden verändert. Sie sind wirtschaftlich sehr bedeutsam, etwa für die Erzeugung von Grund- und Spezialchemikalien.

Ziel der UA Ruhr-Professur ist es deshalb, neue Katalysatoren für solche Oxidationsreaktionen zu entwickeln, zu untersuchen und zu verstehen. Dieses Thema bildet eine relevante Schnittstelle zwischen den Materialwissenschaften und der Chemie: „Denn um die komplexen chemischen Grundlagen besser verstehen zu können, ist ein fächerübergreifender Ansatz erforderlich, der die anorganische, physikalische und technische Chemie ebenso miteinander verbindet wie Aspekte der Physik und Ingenieurwissenschaften“, so Prof. Behrens.


Diese fachübergreifende Zusammenarbeit wird bereits im gemeinsamen SFB „Oxidationskatalyse in der Flüssigphase“ verwirklicht. Er bündelt 23 Forschungsgruppen unter Beteiligung der Mülheimer Max-Planck-Institute und des Fritz-Haber-Instituts in Berlin. Die Vorhaben der neuen UA Ruhr-Professur sind eine gezielte Erweiterung dieser Verbundforschung. Aber auch der UA Ruhr-Profilschwerpunkt Materials Chain und die UDE-Forschungszentren Center for Nanointegration (CENIDE) und Zentrum für Wasser- und Umweltforschung (ZWU) werden davon profitieren.

Prof. Behrens: „Weil sich Katalysatoren unter Reaktionsbedingungen stark verändern können, werden wir uns unter dem Dach der UA Ruhr-Professur vor allem mit der Raman-Spektroskopie beschäftigen, um die Funktionsweise der Katalysatoren während des Betriebes zu entschlüsseln. Dazu richten wir ein spezielles Spektroskopie-Labor an der RUB ein sowie neue Synthese- und Katalyselabore im NanoEnergieTechnikZentrum NETZ der UDE und ein Labor für Photokatalyse in wässrigen Lösungen im künftigen Future Water Campus der UDE.“

Weitere Informationen:
http://www.uaruhr.de/forschung/
https://www.uni-due.de/cenide/
https://www.uni-due.de/zwu/
https://www.uni-due.de/2018-05-18-neuer-sfb-katalyse
https://www.uni-due.de/2018-04-23-future-water-campus

 

Bildnachweis: Universität Duisburg-Essen

Bestimmte Moleküle mit Fluor, Chlor oder Brom können zusammen mit Wasser unheilvolle Substanzen in der Atmosphäre freisetzen.

Die Herstellung von Fluorchlorkohlenwasserstoffen, die die Ozonschicht schädigen, wurde weitestgehend verboten. Doch auch andere Substanzen können in Verbindung mit Eispartikeln, wie sie in Wolken vorkommen, Löcher in die Ozonschicht reißen. Einen möglichen Mechanismus dafür deckten Forscherinnen und Forscher der Ruhr-Universität Bochum, der Universität Duisburg-Essen und der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg auf. Sie beschreiben ihn in der Zeitschrift „Physical Review Letters“ vom 13. November 2018.

Die Arbeiten basierten auf einer langjährigen Kooperation der Bochumer, Duisburg-Essener und Erlangen-Nürnberger Teams um Prof. Dr. Karina Morgenstern, Dr. Cord Bertram, Prof. Dr. Uwe Bovensiepen und Prof. Dr. Michel Bockstedte, die aktuell im Rahmen des Exzellenzclusters Ruhr Explores Solvation, kurz Resolv, fortgesetzt wird.

Organische Moleküle lagern sich in Eispartikel ein
Chemische Prozesse können das Wetter, das Klima und die Zusammensetzung der Atmosphäre maßgeblich beeinflussen. Kosmische Strahlung oder UV-Licht liefern die Energie, um chemische Verbindungen zu spalten. Im Fall von Brom-, Chlor- oder Fluorverbindungen entstehen dabei Radikale, also besonders reaktionsfreudige Moleküle. Diese greifen die Ozonmoleküle an und können Kettenreaktionen in der Ozonschicht auslösen. Eine frühere Laborstudie hatte gezeigt, dass Eispartikel mit einem Silberkern solche Reaktionen begünstigen können. Den Mechanismus dahinter erforschte das Team in der aktuellen Studie.


Im Labor erzeugten die Wissenschaftler winzige Eispartikel und analysierten, wie bestimmte chlor- oder bromhaltige Verbindungen damit interagierten. Sie kondensierten die Eispartikel auf Kupfer. In der Natur bilden unter anderem mineralische Staubteilchen Kondensationskeime für die Eispartikel.

Mit mikroskopischen und spektroskopischen Methoden beobachteten sie, dass sich die Moleküle bevorzugt an Defekte der Eisstruktur anlagerten. Die umgebenden Wassermoleküle der Eisstruktur orientierten sich daraufhin um; sie hydrierten die Moleküle. Das wiederum führte dazu, dass die Moleküle im Experiment leichter ionisiert werden können.

UV-Strahlung erzeugt Radikale
Die Forscher bestrahlten die Eiskristalle mit den angelagerten Molekülen mit UV-Licht, wodurch Elektronen in den Eispartikeln im Umfeld der Moleküle angeregt wurden. Diese angeregten Elektronen ionisierten die Chlor- und Brombenzolmoleküle. Durch die Ionisation zerfielen die Moleküle in organische Reste und hochreaktive Chlor- und Bromradikale.

„Der Mechanismus könnte erklären, was passiert, wenn UV-Licht auf mineralisch verunreinigtes Eis trifft“, sagt Cord Bertram. „Somit könnten unsere Ergebnisse helfen, die grundlegenden Prozesse hinter Phänomenen wie Ozonlöchern zu verstehen.“


Förderung:
Die Arbeiten wurden unterstützt von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Exzellenzclusters Resolv (EXC1069) und der Projekte BO1841/3-1, BO1823/5-1 und MO960/18-1. Computersimulationen erfolgten am Forschungszentrum Jülich und am HPC-Cluster des regionalen Rechenzentrums Erlangen der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg.

Originalveröffentlichung:
Philipp Auburger, Ishita Kemeny, Cord Bertram, Manuel Ligges, Michel Bockstedte, Uwe Bovensiepen, Karina Morgenstern: Microscopic insight into electron-induced dissociation of aromatic molecules on ice, in: Physical Review Letters, 2018, DOI: 10.1103/PhysRevLett.121.206001

Pressekontakt:
Prof. Dr. Karina Morgenstern
Lehrstuhl für Physikalische Chemie I
Fakultät für Chemie und Biochemie
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: 0234 32 25283
E-Mail: karina.morgenstern@rub.de

Dr. Cord Bertram
Fakultät für Physik
Universität Duisburg-Essen
Tel.: 0203 379 4568
E-Mail: cord.bertram@uni-due.de

 

Bildnachweis: RUB, Marquard