GRK 3082:  Regelung kovalenter Bindungen in Molekülen und Materialien

• Fachliche Zuordnung: Molekülchemie ; Physikalische Chemie ; Theoretische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 534930008

Die GRK-Initiative “Regelung kovalenter Bindung in Molekülen und Materialien (Ec=m2)” adressiert ein Kernkonzept der Naturwissenschaften und wird so einen nachhaltigen Einfluss sowohl in der Molekülchemie, als auch in den Materialwissenschaften ausüben. Der fantastische Fortschritt im Verständnis kovalenter Bindungen basiert sowohl auf der Breite der inzwischen verfügbaren molekularen Strukturmotive, also auch den bemerkenswerten Entwicklungen in Spektroskopie und Theorie. Die Kontrolle von homolytischen Bindungsspaltungen bietet einzigartige, neue Möglichkeiten für die molekulare Reaktivität sowie die Post-Funktionalisierung von Materialien. Zum Beispiel wird die Kontrolle von nur schwach wechselwirkenden oder gar ungepaarten Elektronen neue Anwendungen in den Bereichen Optoelektronik, Magnetismus und Elektrochemie erschließen. Die Leichtigkeit der Bindungsspaltung hängt in kritischem Maße von den beteiligten Elementen ab und kann mittels (a) der Variation des räumlichen Anspruchs und der elektronischen Eigenschaften der gebundenen Reste, (b) der Adaption der Festkörperumgebung und (c) externer Stimuli weiter verändert werden. Die Ausnutzung dieser Möglichkeiten ist eine erhebliche Herausforderung, die das GRK mit einer ganzheitlichen Forschungsstrategie entlang der gesamten wissenschaftlichen Wertschöpfungskette annehmen wird. Dieser Ansatz beinhaltet (1) die Synthese von Molekülen mit einstellbaren kovalenten Bindungen, (2) die Kontrolle der physikalischen und chemischen Eigenschaften mittels Licht, (3) die theoretische Modellierung fundamentaler Prozesse der Bindungsbildung und der Wechselwirkungen von Spins und (4) die Implementierung neuer und etablierte Bindungsmotive in neue Materialien mit überlegenem Ansprechverhalten auf externe Auslöser. Das Forschungsprogramm ist in dezidierte Lehr- und Outreach-Programme eingebettet, die das öffentliche Bewusstsein für die zentrale Bedeutung kovalenter Bindungen und deren Feinabstimmung schärfen werden. Die Ec=m2 Initiative erleichtert damit entscheidend die Überführung der fundamentalen Ergebnisse in Anwendungen mit gesellschaftlicher Bedeutung durch die nächste Generation von Wissenschaftlern.

• DFG-Verfahren: Graduiertenkollegs
• Antragstellende Institution: Universität des Saarlandes
• Beteiligte Institution: Leibniz-Institut für Neue Materialien gGmbH (INM)
• Sprecher: Professor Dr. David Scheschkewitz
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Diego Andrada, Ph.D.; Professor Dr.-Ing. Markus Gallei; Professorin Dr. Tanja Gulder; Professor Dr. Gregor Jung; Professor Christopher W.M. Kay, Ph.D.; Professor Dr. Guido Kickelbick; Professor Dr. Tobias Kraus; Professorin Dr. Giovanna Morigi; Professor Dr. Dominik Munz; Professor Dr. Volker Presser; Privatdozent André Schäfer; Professorin Dr. Stella Stopkowicz