Optische Aktivität und Enantiomerenüberschuss

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Aras Kartouzian
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 573621553

Dieser Forschungsvorschlag zielt darauf ab, das Verständnis der Beziehung zwischen optischer Aktivität und enantiomerenüberschuss (ee) in chiralen Filmen zu vertiefen, wobei der Anisotropiefaktor (g) im Mittelpunkt steht, der die differentiellen Reaktionen auf links- und rechtszirkular polarisiertes Licht quantifiziert. Während lineare g-ee-Abhängigkeiten in nicht-wechselwirkenden Systemen (z. B. verdünnten Lösungen) üblich sind, werden in interagierenden Systemen nichtlineare Abhängigkeiten beobachtet – insbesondere positive (Majority-Rules Effect, MRE) und negative (Racemate-Rules Effect, RRE). Diese nichtlinearen Effekte, die mit chiraler Verstärkung und strukturellen Präferenzen zusammenhängen, sind entscheidend für Anwendungen in der asymmetrischen Katalyse, Pharmazie und chiroptischen Sensorik. Dennoch konzentrieren sich die meisten Studien nur auf reine Enantiomere oder razemische Gemische und vernachlässigen Zwischenwerte des ee. Der Vorschlag strebt eine systematische Untersuchung der g-ee-Abhängigkeit in chiralen Filmen an, wobei lineare (CD, CPL) und nichtlineare (SHG-CD, SHG-ORD) spektroskopische Methoden kombiniert werden, um optische Aktivität mit strukturellen Eigenschaften zu korrelieren. Das Projekt gliedert sich in vier Ziele: (1) die Erfassung der g-ee-Abhängigkeit in verschiedenen chiralen Filmen, (2) das Verständnis der strukturellen Ursachen von Nichtlinearitäten, (3) die Überprüfung der Stabilität unter externen Bedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit, Licht) und (4) die Erforschung von Anwendungen in der chiroptischen Sensorik und Spintronik. Durch die Aufklärung der zugrundeliegenden Mechanismen soll die Forschung das rationale Design chiraler Materialien mit verbesserten optischen und funktionellen Eigenschaften ermöglichen. Die Ergebnisse könnten Fortschritte in der Biosensorik, asymmetrischen Synthese und chiralen Optoelektronik bewirken, wo eine präzise Kontrolle des enantiomerenüberschusses entscheidend ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen