Smarter Photokatalysator entwickelt

Forschende des Lehrstuhls für Physikalische Chemie I und des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung haben einen intelligenten Photokatalysator entwickelt. Der smarte Katalysator kann zwischen Lichtfarben rot, grün und blau unterscheiden. Dadurch ist es möglich ihm eine bestimmte chemische Reaktion einzuprogrammieren. Ihre Forschungsergebnisse haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in der Zeitschrift Angewandte Chemie Int. Ed. veröffentlicht.

Bisher entstehen bei der Verwendung von Photokatalysatoren viele mögliche Reaktionen, die zeit- und kostenintensiv aufbereitet werden müssen, um die individuelle gewünschte Reaktion zu erhalten. Bei der neuen Methode wird durch unterschiedliche Farben des einfallenden Lichts die Selektivität gesteuert. Erforscht wurde die neue Methode anhand von Sulfonamide, die unter anderem zur Behandlung bakterieller Infektionen eingesetzt werden.

Um den smarten Photokatalysator auch für die gezielte Herstellung weiterer Materialien verwenden zu können, ist es besonders wichtig herauszufinden wie dieser funktioniert und warum er sich so von gewöhnlichen Photokatalysatoren unterscheidet. Aus diesem Grund, wurde der Mechanismus der chromoselektiven Umsetzung mithilfe einer Vielzahl von spektroskopischen Methoden untersucht. So konnten die Forschenden insbesondere mithilfe der Ultrakurzzeitspektroskopie zeigen, dass die Aktivierung von Sauerstoff durch den Photokatalysator eine entscheidende Rolle spielt. Je nach Farbe des einfallendes Lichts kann so, entweder der Sauerstoff, oder gar der Photokatalysator selbst aktiviert werden und somit gezielt und selektiv eine gewünschte Reaktion einleiten.

Die Erkentnisse der kollaborativen und interdisziplinären Arbeit sind ein erster Meilenstein in Richtung „intelligenter Moleküle“, welche gezielt und einfach steuerbar bestimmte Aktionen ausführen können.

Veröffentlichung:

Markushyna, Y.; Schüßlbauer, C. M.; Ullrich, T.; Guldi, D. M.; Antonietti, M.; Savateev, A.; “Chromoselective synthesis of sulfonyl chlorides and sulfonamides with potassium poly(heptazine imide) photocatalyst”; Angewandte Chemie International Edition 60 (37), S. 20543 – 20550 (2021)

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