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Projekt
Koordination der Forschungsgruppe 1405
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professor Dr. Gerald Henkel; Professorin Dr. Sonja Herres-Pawlis
Fachliche Zuordnung
Biologische und Biomimetische Chemie
Förderung
Förderung von 2011 bis 2017
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 159419156
Die interdisziplinäre Forschergruppe FOR1405 kombiniert die Anstrengungen von Physikern und Chemikern im Bereich modernster Photonenquellen für die detaillierte Erforschung von Chargetransfer-Prozessen in bioanorganischen Kupfer-Modellsystemen, die für katalytische und enzymatische Reaktionen relevant sind.Der konzertierte Ansatz verbindet fortgeschrittene bioanorganische Kupfer-Chemie und anspruchsvolle Spektroskopie, die das enorme Potential gepulster Laser, Freier-Elektronen-Laser und Synchrotronquellen der 3. Generation nutzt. Auf ihrem höchsten Niveau - wofür die FOR Grundbedingung ist -, wird uns diese Kombination grundlegende Einblicke in die Chargetransfer-Dynamik bioanorganischer Systeme mit einer Zeitauflösung zwischen Femtosekunden bis hin zu Nanosekunden erlauben.Die technologische Grundlage für die Verwendung der weichen und harten Röntgen-Freie-Elektronen-Laser in Verbindung mit modernsten Synchrotronquellen wie PETRA III wird ergänzt durch den Einsatz von modernsten Labor-basierten Laserquellen, an denen neue Jettechnologien implementiert und validiert werden. Das ganze Spektrum moderner Raman-Spektroskopie (Resonanz- und Pump-probe-Raman) sowie Röntgenabsorptionsspektroskopie (XAS, HERFD, XES, Pump-probe-XAS) wird hierfür eingesetzt.Chargetransfer besteht aus mehreren Elementarschritten: zuerst wird ein Elektron vom Metall entfernt und auf den Ligand übertragen (inner-sphere-Prozess), was zu einer Ladungstrennung auf kurze Distanz führt. Im nächsten Schritt kann dieses Elektron zu einem externen Oxidans transferiert werden (outer-sphere-Prozess). Anschließend wird dieses Elektron über größere Strecken zu anderen Redoxpartnern transferiert (Ladungstransport).In der ersten Förderperiode haben wir uns auf Tyrosinase- und CuA-Modelle konzentriert. Um nun die zugrundeliegenden Inner-sphere-Elektronentransferprozesse zu untersuchen, wollen wir die Studien zu den bi- und polynuklearen Modellkomplexen durch die Erforschung mononuklearer Kupferkomplexe als Modelle für Typ-Null-Kupferproteine ergänzen. Diese drei Arten von Modellen ermöglichen die Untersuchung spezifischer Fragestellungen zum Elektronentransfer in einer kontrollierten Umgebung, wobei jedes Teilprojekt jeweils zwei grundlegende Ladungs-/Elektronentransferprozesse behandelt. Wir wollen unsere Kenntnis der Dynamik der angeregten Zustände zu einem detaillierten quantenmechanischen Verständnis der beteiligten Chargetransfer-Dynamiken ausbauen. Auf theoretischer Seite sind methodische Entwicklungen sowie spektroskopische Simulationen geplant: für eine realistischere Beschreibung der molekularen elektronischen Struktur sind voll relativistische Rechnungen mit nichtlinearer Spinpolarisation in Kombination mit Broken-Symmetry-Rechnungen zur Beschreibung der binuklearen Kupferkomplexe avisiert.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
