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Branchennachricht
10.08.07
Wissenschaftsforum Chemie 2007: Harvard-Chemiker und Baeyer-Preisträger setzen erste Akzente Zwei Höhepunkte der Eröffnungsveranstaltung zum Wissenschaftsforum 2007 der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) in Neu-Ulm am 16. September sind die Verleihung der Adolf-von-Baeyer-Denkmünze an Professor Dr. Wolfram Sander von der Ruhruniversität Bochum und die Auszeichnung von Professor George M. Whitesides (Harvard University) mit der August-Wilhelm-von-Hofmann-Vorlesung, in der Whitesides zum Thema "Rethinking What Chemistry Does" den Teilnehmern Nachdenkliches auf den Weg durch die bis zum 19. September an der Ulmer Universität stattfindenden Tagung gibt. "Ich halte George Whitesides für einen der brilliantesten Denker in der Chemie", freut sich GDCh-Präsident Professor Dr. Dieter Jahn, der das Wissenschaftsforum eröffnen wird, auf diesen Vortrag. "Whitesides gehört zu den Chemikern, die es verstehen, der Allgemeinheit klar zu machen, wie wichtig und nützlich viele der Entdeckungen aus den Chemielabors sind." Warum für ihn denn die Chemie so zentral für die Energiefrage sei, wurde Whitesides kürzlich in einem Interview gefragt. Seine einfache Antwort war, dass von der Verbrennung von Öl über die Batterie bis zur Solarzelle chemische Vorgänge und neue Materialien im Zentrum stünden. Heute gehe es aber nicht nur darum, Energie zu erzeugen. Wegen der Klima- und Rohstoffprobleme gehe es um existentielle Fragen für das Leben auf der Erde, antwortete Whitesides. "Wir können als Lösung nicht einen Mix aus bisher bekannten Technologien anbieten. Wir müssen neue Ideen haben - und zwar nicht nur in der Ingenieurtechnik." Die Nutzung der Sonnenenergie in der Photosynthese der Pflanzen sei trotz allen Enthusiasmus der Wissenschaftler noch nicht ausreichend verstanden, um daraus derzeit technische Prozesse mit hoher Effizienz abzuleiten. Hier gäbe es noch ein weites Feld für Chemiker mit vielen neuen Ideen. Große Probleme gibt es, laut Whitesides, auch beim Biosprit - nicht nur weil schrumpfende Flächen für Nahrungsmittel-Grundstoffe die Preise für Lebensmittel erhöhen. Die Prozesskosten von der Ernte der "Energiepflanzen" bis hin zum nutzbaren Energieträger sind derzeit noch immens - die Ausbeute, wie der Chemiker das Verhältnis vom eingesetzten Rohstoff zum Endprodukt nennt, erschreckend niedrig. Zu berücksichtigen ist auch, dass es regionale und saisonale Unterschiede gibt, und es stellt sich die Frage, wie die Energieverteilung sinnvoll möglich wird - nur dezentral? Die richtigen Strategien für die Energieversorgung der Zukunft werden Zeit brauchen sowie hervorragende Naturwissenschaftler und Ingenieure. Hier sind auch die Chemiker gefragt, deren Grundlagenforschung auf den ersten Blick den "Nichtchemikern" unbedeutsam erscheint. Wolfram Sander gehört zu den Forschern, deren Grundlagenarbeit von der Kommission der GDCh für die Vergabe der Adolf-von-Baeyer-Denkmünze als sehr wichtig eingestuft wurde. Baeyer, Nobelpreisträger von 1905 u.a. für seine Synthesen des heute noch populären Farbstoffs Indigo und anderer wichtiger Farbstoffe, war ein exzellenter Forscher auf dem Gebiet der organischen Chemie. Der Organiker Sander befasst sich heute mit ganz anderen Fragestellungen, nämlich mit der Aktivierung und den Reaktionen von molekularem Sauerstoff, mit Carbokationen und elektrophilen Carbenen, mit Polyradikalen, reaktiven Silicium-Spezies sowie nichtkovalenten Reaktionen. Ziel seiner Arbeiten ist es, Strukturen und Eigenschaften neuer Produkte chemischer Synthesen und auch den Ablauf dieser Synthesen vorauszusagen. Von besonderer Bedeutung sind dabei die möglichen Zwischenstufen solcher Reaktionen. Dazu hat er mit seinem Arbeitskreis wichtige hochreaktive Zwischenstufen hergestellt: das Phenyl-Kation, verschiedene Dehydroaromaten sowie neue Carbene und Nitrene. Sanders wendet modernste spektroskopische Messtechniken und quantenchemische Berechnungen an, auf die die Chemiker vor einhundert Jahren noch nicht zurückgreifen konnten. Ein interessantes Teilgebiet seiner Arbeiten sind nichtkovalente, "lockere", Wechselwirkungen, die u.a. von großer Bedeutung sind, um das Verhalten der Bausteine des Lebens, der Aminosäuren, Peptide und Proteine, also die Lebensprozesse, zu verstehen. Proteine ändern fortwährend ihre Struktur oder sie binden an andere Stoffe, um diese beispielsweise zu anderen Bestimmungsorten zu transportieren. Diese Veränderungen gehen unvorstellbar schnell vor sich und sind nur möglich, weil die kurzfristigen Bindungen nichtkovalent, also nur wenig stabil, sind. Solche schwachen Wechselwirkungen zwischen Molekülen bestimmen auch die Strukturen anderer flüssiger wie fester Materie. Mit der Erforschung nichtkovalenter Wechselwirkungen arbeitet Sander an der Schnittstelle zwischen Chemie, Biochemie und Materialwissenschaften. Sander, der in seiner Heimatstadt Heidelberg Chemie studierte und dort auch, nach einem Postdoc-Aufenthalt an der University of California, habilitierte, erhielt nach einer Professur an der Universität Braunschweig 1993 den Ruf auf den Lehrstuhl für Organische Chemie an der Universität Bochum. Die Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) gehört mit über 27.000 Mitgliedern zu den größten chemiewissenschaftlichen Gesellschaften weltweit. Alle zwei Jahre veranstaltet sie an wechselnden Orten in Deutschland ihre Jahrestagungen, 2007 erstmals unter dem Titel Wissenschaftsforum und erstmals an der Ulmer Universität. Wie auf allen Jahrestagungen werden auch auf dem Wissenschaftsforum 2007 von der GDCh zahlreiche Ehrungen vorgenommen und Preise verliehen. Die August-Wilhelm-von-Hofmann-Denkmünze, eine Goldmedaille, wird seit 1903 - damals von der Deutschen Chemischen Gesellschaft, eine der beiden Vorgängerorganisationen der GDCh - vorwiegend an ausländische Chemikerinnen und Chemiker verliehen, in diesem Jahr zum 43. Mal. Die Adolf-von-Baeyer-Denkmünze, ebenfalls eine Goldmedaille, verbunden mit einem Preisgeld von zZt. 7.500 Euro, wird in Ulm zum 46. Mal seit 1911 - damals vom Verein Deutscher Chemiker - vergeben. Kontakt: Dr. Renate Hoer Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V. (GDCh) Öffentlichkeitsarbeit Postfach 900440 60444 Frankfurt Tel.: 0697917493 Fax: 0697917307 E-Mail: r.hoer@gdch.de www.gdch.de Frankfurt am Main - Veröffentlicht von pressrelations Link zur Pressemitteilung: http://www.pressrelations.de/new/standard/dereferrer.cfm?r=291590
Branchennachricht
14.08.06
Bakterien stellen Nano-Cluster aus Edelmetall her Die Nanotechnologie wird von Experten als die Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts bezeichnet. Winzigkleine Partikel - ein Nanometer entspricht einem Millionstel Millimeter - werden heute bereits eingesetzt im Automobilbau, in der Optik und Elektronik oder auch in Materialien für Medizin und Hygiene. Die Natur hat eigene Mechanismen auf der Nanometerskala entwickelt. Grundlegendes Wissen um diese natürlichen Prozesse kann zur Entwicklung neuer Nano-Materialien beitragen. Um Nanopartikel aus dem Edelmetall Palladium herzustellen, nutzen Biologen vom Forschungszentrum Rossendorf (FZR) die Eiweißhülle eines Bakteriums als Trägerschicht. Das Bakterium schützt sich mit dieser Hülle vor dem Schwermetall Uran und kann damit in der exotischen Umgebung einer Uranerz-Abfallhalde überleben. Das Bakterium heißt "Bacillus sphaericus JG-A12" und wurde 1997 von einem Biologenteam des FZR in der Halde Johanngeorgenstadt in Sachsen entdeckt. Seine Eiweißhülle, im Fachjargon S-Layer genannt, weist eine regelmäßige Gitterstruktur mit Poren in der Größe von einigen Nanometern auf. Auf diese Gitterstruktur brachten FZR-Wissenschaftler zunächst ein Metallsalz mit gelösten Palladium-Ionen auf. Anschließend beobachteten sie die Anbindung der Metallsalze an die Eiweißhülle mit Hilfe eines patentierten Verfahrens der Infrarot-Spektroskopie. Das Hauptinteresse der Forscher galt genau dieser Interaktion zwischen dem biologischen Molekül und dem Metall. In den Poren des S-Layers verwandelt sich die unedle Metallsalzlösung unter Einsatz von Wasserstoff in das Edelmetall, das in Form von winzigen Palladiumkügelchen in regelmäßigen Abständen auf der Trägerschicht angeordnet ist. Ein solches Kügelchen besteht aus nur 50 bis 80 einzelnen Palladium-Atomen. Im Ergebnis entsteht eine Schicht aus Palladiumclustern mit neuartigen Eigenschaften. Das Bemerkenswerte hierbei ist, dass sich die Eiweißhülle und die Nanopartikel gegenseitig stabilisieren. Damit bleibt das Gesamtsystem sowohl bei hohen Temperaturen als auch in einer säurehaltigen Umgebung hochstabil. Aufgrund ihres kleinen Durchmessers bieten die Palladiumpartikel im Verhältnis zu ihrer Größe sehr viele Oberflächenatome, an denen andere Substanzen binden können. Palladium wird heute vielfach als Katalysator eingesetzt, etwa in der chemischen Industrie oder zur Entgiftung von Autoabgasen. Nano-Katalysatoren aus Palladium sind interessant, da sie bereits bei niedrigeren Temperaturen als Palladium in herkömmlichen Katalysatoren chemische Reaktionen beschleunigen. Die Technologie hierfür wird in vereinzelten Labors auch bereits erprobt. Die FZR-Wissenschaftler gehen jedoch einen Schritt weiter, denn ihr Ziel ist es, neuartige Nano-Katalysatoren mit anderen Edelmetallen wie etwa Gold herzustellen oder aber die Größe für Palladium-Nanocluster gezielt zu verändern. So könnten Einsatzmöglichkeiten und Effizienz von Nanokatalysatoren noch erheblich gesteigert werden. Als erster Gruppe ist es ihnen vor kurzem gelungen, die Art und den Ort der Bindung zwischen dem Edelmetall und der Eiweißhülle des "Bacillus sphaericus JG-A12" genauestens zu bestimmen. Dies ist eine wesentliche Voraussetzung dafür, das S-Layer-Protein gentechnisch zu manipulieren. Selbst Materialien mit neuen optischen oder magnetischen Eigenschaften könnten dann in Zukunft mit der Hilfe von Bakterien erzeugt werden. Die Biologen Dr. Katrin Pollmann, Dr. Mohamed Merroun, Dr. Johannes Raff, Dr. Sonja Selenska-Pobell und der Biophysiker Dr. habil. Karim Fahmy entschlüsselten vor kurzem mit unterschiedlichen Methoden den Mechanismus, wo und wie das Bakterium Edelmetalle in seiner schützenden Proteinhülle bindet. So charakterisierte Karim Fahmy mit Hilfe von Infrarotlicht die Natur der chemischen Gruppen, die die Metall-Protein-Wechselwirkung so stabil machen. Aufgrund dieser Ergebnisse und der bereits vollständig von der Gruppe entschlüsselten Struktur des S-Layers gelang es Johannes Raff, die Bausteine der Proteinhülle, die an der Metallbindung beteiligt sind, zu bestimmen. Mohamed Merroun und Dr. Christoph Hennig, ein weiterer Kollege des Teams, klärten mit Hilfe von Röntgenlicht an der Rossendorf Beamline der Europäischen Synchrotronstrahlungsquelle (ESRF) in Grenoble/Frankreich die atomare Umgebung des Palladiums in der biologischen Matrix. Die Forschungsergebnisse wurden in der Augustausgabe der Fachzeitschrift Biophysical Journal veröffentlicht (http://www.biophysj.org/) in dem Artikel von Karim Fahmy, Mohamed Merroun, Katrin Pollmann, Johannes Raff, Olesya Savchuk, Christoph Hennig, Sonja Selenska-Pobell: "Secondary structure and Pd(II) coordination in S-layer proteins from Bacillus sphaericus studied by infrared and X-ray absorption spectroscopy". Wesentlich für den Erfolg dieser Arbeit war die zielgerichtete Integration sich ergänzender Forschungsmethoden von Biologie, Chemie, Physik und Spektroskopie. Insgesamt beschäftigen sich weltweit bisher nur wenige Forschergruppen mit den spezifischen Eigenschaften von bakteriellen S-Layern, einem neuen und vielversprechenden Forschungsfeld. Weitere Informationen: Dr. Sonja Selenska-Pobell, Dr. Johannes Raff, Dr. Katrin Pollmann Institut für Radiochemie Tel.: 03512602989 oder - 2951 oder - 2946 s.selenska-pobell@fz-rossendorf.de, j.raff@fz-rossendorf.de, k.pollmann@fz-rossendorf.de Dr. Karim Fahmy Institut für Strahlenphysik Die aktuelle Telefonnummer kann über die FZR-Pressestelle erfragt werden. Pressekontakt: Dr. Christine Bohnet - Presse- und Öffentlichkeitsarbeit Forschungszentrum Rossendorf Tel.: 03512602450 oder 016096928856 Fax: 03512602700 c.bohnet@fz-rossendorf.de Postanschrift: Postfach 510119 ? 01314 Dresden Besucheranschrift: Bautzner Landstraße 128 ? 01328 Dresden Information: Das FZR erbringt wesentliche Beiträge auf den Gebieten der Grundlagenforschung sowie der anwendungsorientierten Forschung und Entwicklung zur o Aufklärung von Strukturen im nanoskaligen und subatomaren Bereich und der darauf beruhenden Eigenschaften der Materie, o frühzeitigen Erkennung und wirksamen Behandlung von Tumor- und Stoffwechselerkrankungen als den dominierenden Gesundheitsproblemen in der modernen Industriegesellschaft sowie o Verbesserung des Schutzes von Mensch und Umwelt vor technischen Risiken. Dazu werden 6 Großgeräte eingesetzt, die europaweit unikale Untersuchungsmöglichkeiten auch für auswärtige Nutzer bieten. Das FZR ist mit ca. 650 Mitarbeitern das größte Institut der Leibniz-Gemeinschaft (www.wgl.de) und verfügt über ein jährliches Budget von rund 54 Mill. Euro. Hinzu kommen etwa 7 Mill. Euro aus nationalen und europäischen Förderprojekten sowie aus Verträgen mit der Industrie. Zur Leibniz-Gemeinschaft gehören 84 außeruniversitäre Forschungsinstitute und Serviceeinrichtungen für die Forschung. Leibniz-Institute arbeiten interdisziplinär und verbinden Grundlagenforschung mit Anwendungsnähe. Jedes Leibniz-Institut hat eine Aufgabe von gesamtstaatlicher Bedeutung, weshalb sie von Bund und Länder gemeinsam gefördert werden. Die Leibniz-Institute haben ein Budget von über 1 Milliarde Euro und beschäftigen rund 13.000 Mitarbeiter (Stand 1.1.2006). Quelle: www.pressrelations.de
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