Entdeckung neuartiger metallorganischer Gerüstverbindungen (MOFs) als optimale Wassersorbtionsmittel für autonome Feuchtigkeitsregelsysteme mittels künstlicher Intelligenz

• Antragsteller: Dr. Holger-Dietrich Saßnick
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Moleküle, Materialien, Oberflächen ; Computergestütztes Werkstoffdesign und Simulation von Werkstoffverhalten von atomistischer bis mikroskopischer Skala ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 561059489

Der Gebäudesektor hat mit 40% des Gesamtenergieverbrauchs einen enormen Einfluss auf die Erreichung des Green Deals, der innerhalb der EU bis 2050 eine klimaneutrale Wirtschaft vorsieht. Insbesondere Luftentfeuchtungs- und Klimaanlagen sind sehr energieintensiv, was die bereits strapazierten Stromnetze zusätzlich belastet und erheblich zu den Treibhausgasemissionen beiträgt. Poröse Materialien, die als autonome Feuchtigkeitsregelsysteme fungieren, indem sie bei bestimmten Feuchtigkeitsschwellen Wasser aufnehmen und wieder abgeben, sind integraler Bestandteil der nächsten Generation von HVAC-Lösungen (Heating, Ventilation, and Air Conditioning) und tragen substantiell zur Verringerung des Energiebedarfs dieser Geräte bei. Metallorganische Gerüstverbindungen (MOFs), eine Klasse von Materialien, die aus Metallknoten bestehen, welche über organische Molekülstrukturen miteinander verbunden werden, sind in den letzten Jahren ins Rampenlicht der Forschung gerückt. Da die Materialeigenschaften durch Austausch der einzelnen Bausteine je nach Anwendung angepasst werden können, sind sie ideale Kandidaten für den Einsatz in HVAC-Geräten. Bisher konnte jedoch lediglich ein winziger Bruchteil der umfangreichen chemischen Kombinationsmöglichkeiten von Hunderttausenden von möglichen Materialien für diese Anwendung mittels teuren Trial-and-Error-Ansätzen erforscht werden. In diesem Projekt wird ein neuartiger, computergestützter Ansatz gewählt, um eine neue Generation von Materialien mit optimalen Eigenschaften zu entdecken. Durch den Einsatz von High-throughput Screening und künstlicher Intelligenz wollen wir robuste, nachhaltige und ungiftige MOF-Materialien entwickeln, die die Luftfeuchtigkeit in Innenräumen selbstständig regulieren können.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Gastgeber: Professor Guillaume Maurin, Ph.D.