TRR 386:  HYP*MOL – Hyperpolarisation in molekularen Systemen

Fachliche Zuordnung Chemie
Biologie
Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Mathematik
Physik
Förderung Förderung seit 2023
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 514664767
 

Projektbeschreibung

Elektronen und viele Atomkerne tragen nicht nur eine elektrische Ladung, sondern auch ein magnetisches Moment, den „Spin“. Die kontrollierte Erzeugung einer kurzlebigen Spin-Ordnung von Elektronen oder magnetischen Kernen, d.h. einer Hyperpolarisation, in molekularen Systemen wird einen großen Einfluss auf drei Forschungsbereiche der Chemie und Physik haben, nämlich auf die magnetische Resonanz, die Spintronik und die Spin-Chemie, mit Auswirkungen auf praktische Anwendungen, z.B. in Medizin, Elektronik und Katalyse. Der SFB HYP*MOL wird zum grundlegenden Verständnis der Erzeugung von Elektron- und Kernspin-Hyperpolarisation, ihres Transports durch molekulare Strukturen und ihrer Kontrolle beitragen. Zu diesem Zweck wird HYP*MOL die Felder der magnetischen Resonanz, der Spintronik und der Spin-Chemie zusammenführen. In allen drei Bereichen wird die Hyperpolarisation zur Steigerung der Effizienz eingesetzt. Wir werden uns auf molekulare Systeme konzentrieren, angefangen bei kleinen Molekülen, über Oligomere und Proteine bis hin zu metallorganischen und kovalent-organischen Gerüsten. Die Forschung des SFBs HYP*MOL, die in vier gemeinsamen Arbeitspaketen organisiert ist, strebt nach den folgenden Zielen:(i) die photo-CIDNP µ-MRI (photochemisch indizierte dynamische Kernpolarisations-Mikromagnetresonanztomographie) für biomedizinische Anwendungen; (ii) das Verständnis der Spintransportmechanismen in molekularen Systemen und den CISS-Effekt als neue Quelle der Hyperpolarisation; (iii) die DNP-basierte Abstandsmessung für die biomolekulare Strukturbestimmung, und (iv) Hyperpolarisierung nach Bedarf für magnetische Bildgebung oder photokatalytische Anwendungen durch MOFs und COFs. Die enge Zusammenarbeit zwischen diesen drei Bereichen wird zu einer vereinheitlichten molekularen Spin-Wissenschaft führen. Unsere beiden Forschungsbereiche bieten eine kritische Masse für die Entwicklung von auf Hyperpolarisation basierenden Methoden für Struktur, Bildgebung und Sensorik (Forschungsbereich A) und rational entworfene molekulare Systeme für Hyperpolarisation (Forschungsbereich B). Alle Projekte werden von interdisziplinären Teams durchgeführt, die Experten in den Bereichen Synthese, Analytik und Theorie vereinen. Unser integriertes Graduiertenkolleg wird die jungen Spin-Wissenschaftler darin schulen, über den Horizont eines einzelnen Forschungsgebiets hinauszuschauen und Konzepte aus den drei durch den SFB verbundenen Feldern zu nutzen. HYP*MOL baut auf einer exzellenten Forschungsinfrastruktur an den beiden Standorten Leipzig und Chemnitz auf und bindet Spitzenkräfte an weiteren Partnerinstituten strategisch ein. Unser Verbund entwickelt ein zeitgemäßes regionales interdisziplinäres informationstechnologisches Netzwerk. Besonderes Augenmerk legen wir auf die Gleichstellung der Geschlechter und die Verbesserung der Vereinbarkeit von Beruf und Familie.
DFG-Verfahren Transregios

Laufende Projekte

Antragstellende Institution Universität Leipzig
Mitantragstellende Institution Technische Universität Chemnitz
Beteiligte Hochschule Carl von Ossietzky Universität Oldenburg; Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen; Technische Universität München (TUM); Universität Augsburg; Universität Rostock
Beteiligte Institution Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung e.V. (IOM)
Sprecher Professor Dr. Jörg Matysik