Wasser als Strukturelement in chiralen supramolekularen Polymeren

• Antragsteller: Professor Alex Plajer, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren ; Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 577546159

Wasser ist die Grundlage allen Lebens und spielt eine entscheidende Rolle bei der Entstehung komplexer biologischer Strukturen – von der Proteinfaltung bis hin zu Zellmembranen. Dabei wirkt es nicht nur als Lösungsmittel, sondern übernimmt häufig selbst eine strukturgebende Funktion, indem es stabilisierende Wasserstoffbrücken ausbildet und sogar zur Weitergabe von Information beiträgt. In der synthetischen Chemie wurde diese besondere Rolle von Wasser bislang kaum genutzt: Hier wird Wasser in der Regel verdrängt, anstatt als aktiver Bestandteil eingebaut zu werden. Erste Ergebnisse unserer Arbeitsgruppe zeigen jedoch, dass Wasser gezielt in neuartige supramolekulare Polymere integriert werden kann und dabei entscheidend zur Ausbildung chiraler Strukturen beiträgt. Mit dem beantragten Projekt wollen wir dieses Prinzip systematisch untersuchen. Wir entwickeln maßgeschneiderte Moleküle, die in wässriger Lösung lange fadenförmige Strukturen bilden, in denen Wasser nicht nur enthalten ist, sondern aktiv die Form und die Chiralität bestimmt. Dadurch lässt sich nachvollziehen, wie Wasser als struktureller Partner wirkt und wie es molekulare Eigenschaften in größere Ordnungen übersetzt. Besonderes Augenmerk liegt auf der Frage, wie Wasser die Entstehung und Verstärkung von Chiralität steuert – ein Prinzip, das auch in der Natur von fundamentaler Bedeutung ist. Wir möchten damit grundlegendes Wissen darüber schaffen, wie Ordnung und Funktion in weichen Materialien durch das Zusammenspiel von Molekülen und Wasser entstehen. Langfristig eröffnen die Ergebnisse neue Möglichkeiten, wasserbasierte Materialien für Anwendungen zu nutzen – etwa als empfindliche Sensoren für biologische Moleküle oder als Vorbilder für nachhaltige, funktionale Polymere. Damit leistet das Projekt sowohl einen Beitrag zum Verständnis der Rolle von Wasser in der Chemie als auch zur Entwicklung neuer materialwissenschaftlicher Konzepte.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Mitverantwortlich: Dr. Kai Ludwig
• Kooperationspartner: Professor Dr. Hesam Makki