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EXC 314:  Unifying Concepts in Catalysis

Fachliche Zuordnung Molekülchemie
Analytische Chemie
Biologische Chemie und Lebensmittelchemie
Chemische Festkörper- und Oberflächenforschung
Physik der kondensierten Materie
Physikalische Chemie
Polymerforschung
Verfahrenstechnik, Technische Chemie
Förderung Förderung von 2007 bis 2018
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 53182490
 
Erstellungsjahr 2020

Zusammenfassung der Projektergebnisse

In einem beispiellosen integrierten Ansatz konnte der von 2007-2018 geförderte Exzellenzcluster UniCat erfolgreich zeigen, durch welche entscheidenden Schritte ein umfassendes Verständnis von molekularen Mechanismen in einzelnen katalytischen Reaktionen erreicht werden kann, was den Weg zu einem wissensbasierten Design von chemischen und biologischen Katalysatoren ebnete. Durch die Bestimmung von gemeinsamen grundlegenden Reaktionsmechanismen in der homogenen, heterogenen und biologischen Katalyse konnten traditionelle Barrieren zwischen den Subdisziplinen der Katalyse überwunden werden. Das finale Forschungsprogramm bestand aus zwei Hauptgebieten, der chemischen und biologischen Katalyse, mit den zentralen Forschungsfragen, wie eine selektive Aktivierung von kleinen Molekülen (Methan, Kohlenoxide, Wasserstoff, Sauerstoff, Wasser, Wasserstoffperoxid) gelingen und zelluläre Biokatalyse durch Proteine und Licht gesteuert werden kann. UniCat entwickelte einen übergreifenden – vereinigenden – Blick auf die Katalyse, was durch die Entschlüsselung von Elementarschritten von Katalysezyklen in unterschiedlichen chemischen und biologischen Umgebungen gelang. Zwei Schlüsselentdeckungen illustrieren UniCat’s Forschungserfolge, die zu seiner hohen nationalen und internationalen Sichtbarkeit beitrugen: (i) Die drastische Verbesserung der oxidativen Kupplung von Methan zu Ethylen und (ii) die Entschlüsselung der Ursache für die Sauerstofftoleranz einer [NiFe]-haltigen Hydrogenase. Beiden Beispielen ist gemeinsam, dass ohne das Wissen über die Dynamik der aktiven Zentren auf der atomaren Skala und Reaktionsdynamik der Folgeprozesse kein umfassendes molekulares Verständnis der katalytischen Prozesse möglich ist. Für den Erfolg aller Projekte war die Verfügbarkeit von geeigneten experimentellen und theoretischen Methoden zur Multiskalenanalyse und in-situ Verfolgung von (bio)katalytischen Prozessen in hochkomplexen Umgebungen von zentraler Bedeutung. Dies wurde durch enge Kooperationen zwischen mehr als 250 Wissenschaftler/Innen von TU, FU und HU Berlin, der UP, Charité, dem FHI und dem MPI-KGF erreicht. Wichtige Personalentwicklungen an der TU und den anderen teilnehmenden Institutionen schließen vier neue Professuren und die Berufung von 13 Juniorprofessoren/Innen bzw. unabhängigen Nachwuchswissenschaftler/Innen ein. Ein weiterer Erfolg für die Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses ist Uni-Cat’s Berlin International Graduate School of Natural Sciences and Engineering (BIG-NSE), in der 92 Studierende ihr Doktorat abschlossen (50% Frauen und 66% aus dem Ausland), wobei 90% der Absolventen/Innen das Prädikat “Mit Auszeichnung” oder “Sehr Gut” erhielten. Dank gezielter Maßnahmen konnte der Frauenanteil in der Gruppe der PI’s von 4% (2007) auf 14% (2018) gesteigert werden. Weitere nachhaltige Maßnahmen schließen die Gründung des Gerhard Ertl Center als Beheimatung der BIG-NSE und Administration sowie die Gründung des UniCat BASF JointLab (BasCat) mit ein.

Link zum Abschlussbericht

https://dx.doi.org/10.2314/GBV:1697188974

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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