Detailseite
Projekt
A-Nor: Neue Konzepte für die Norbornadien/Quadricyclan (NBD/QC) Umlagerung
Antragsteller
Professor Dr. Andreas Hirsch
Fachliche Zuordnung
Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
Förderung
Förderung seit 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 496207555
Präzise chemische Feinanpassungen, sowie ein umfangreiches Verständnis der mechanistischen Grundlagen der photochemischen Isomerisierung ist von zentraler Bedeutung für die Gestaltung und Optimierung zukünftiger MOST Systeme. In diesem Projekt wird die Synthese neuer Norbornadien/Quadricyclan (NBD/QC) Derivate und die Entwicklung eines neuen, effizienten katalytischen Energiefreisetzungsprozesses entwickelt. Auf Basis des NBD/QC-Paares, sowie von Chromophor-Mostophor-Hybridstrukturen ist es unser Ziel, molekulare Architekturen und Systemeigenschaften zu optimieren, um effiziente MOST Anwendungen zu ermöglichen und gleichzeitig neue Erkenntnisse über die Mechanismen der zugrundeliegenden Isomerisierung und der Energiefreisetzung zu gewinnen. Daher, werden in diesem Antrag 3 Arbeitspakete vorgestellt. Arbeitspaket 1 zielt darauf ab, eine Vielzahl neuer NBD/QC-Paare einschließlich heterozyklischer Derivate (z.B. Sauerstoff oder Stickstoff in der Brücke) herzustellen. Daher liegt der Schwerpunkt auf der maßgefertigten Funktionalisierung von NBD/QC-Paaren, um so optimierte photophysikalische Eigenschaften zu erhalten, die für künftige Anwendungen essenziell sind. Des Weiteren wird die Synthese neuartiger Rylen-NBD-Hybride als Modellverbindungen für vollständig photochemisch schaltbare Systeme in Arbeitspaket 2 in Angriff genommen. Im Zuge dessen soll der grundlegende Schaltprozess entschlüsselt sowie ein umfassendes Verständnis des damit verbundenen Mechanismus entwickelt werden. In Arbeitspaket 3 werden sowohl die [2+2]-Zyklisierung von NBD zu QC als auch die katalytische Rückumwandlung innerhalb definierter interner Reaktionsräume in der Doppelschicht von shell-by-shell-funktionalisierten Nanopartikeln (NPs) untersucht. Zu diesem Zweck werden speziell funktionalisierte NPs als a) quasi-homogene Katalysatoren und b) als anpassungsfähige Plattformen für variable Reaktionsszenarien mit definierten internen Reaktionsräume entwickelt, die darüber hinaus c) als Phasentransfermediator einsetzbar sind und das Arbeiten in Wasser ermöglichen. Durch die systematische Bearbeitung der vorgeschlagenen Arbeitspakete werden 3 Hauptfragen untersucht: (i) Wie können wir für geeignete MOST-Systeme einfach zugängliche NBD/QC-Paare entwerfen und optimieren? (ii) Wie können wir das erlangte Verständnis der grundlegenden Mechanismen nutzen, um die Schlüsselfaktoren zu erkennen, zu verstehen und anzupassen, welche die für MOST Anwendungen relevanten Eigenschaften wie die Energiespeicherdichte definieren? (iii) Wie können wir die Effizienz der katalytischen Energiefreisetzung mittels angepasster NP-basierter Katalysatoren maximieren und was sind die größten Herausforderungen bei ihrem Einsatz in praktischen Anwendungen? Als wesentlicher Bestandteil von FOR MOST wird unser Projekt die künftige MOST-Technologie durch die Bereitstellung einer Reihe neuartiger NBD-basierter Energiespeichersysteme und innovativer NP-basierter Katalysatorplattformen erheblich vorantreiben.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
