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Forschungsprojekte

SFB/TRR 234 CataLight, Teilprojekt B01: Struktur-Eigenschafts-Beziehungen funktioneller Kopolymere auf DNA-Nanolagen Inhalt einblenden

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft e. V. (DFG)
Laufzeit: 2018 bis 2022

DNA-Origamis werden genutzt, um funktionelle molekulare Einheiten wie Photosensibilisatoren, Elektronenshuttles oder Katalysatoren oder auch Kopolymere räumlich präzise anzuordnen. Struktur-Eigenschaftsbeziehungen dieser Systeme sowie Elektronentransfer innerhalb der Einheiten werden untersucht. Die genaue Anordnung zweier getrennter molekularer Einheiten auf der DNA-Oberfläche, in räumlicher Nähe zu Polymeren oder die Anordnung zweier Polymere werden untersucht.

SFB/TRR 234 CataLight, Teilprojekt B02: Integration photoredoxaktiver Komplexe in redoxaktive Polymere für die Lichtinduzierte Auf- und Entladung durch zusätzlich integrierte molekulare Katalysatoren Inhalt einblenden

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft e. V. (DFG)
Laufzeit: 2018 bis 2022

Das Projekt entwickelt die Integration von Photoredox-aktiven Ru-Photosensibilisatoren in redoxaktive Kopolymere durch supramolekulare Wechselwirkungen. Redoxaktive Gruppen wie Anthrachinone oder Viologene werden in den Polymerstrang eingebettet und können als Multielektronen-Speichereinheit während katalytischer Prozesse fungieren. Weitere Funktionalisierung der Polymerstränge durch molekulare HER-Katalysatoren wird untersucht, um katalytisch aktive Systeme zu erzeugen. Anschließend wird der Einfluß der Kopolymer-Struktur auf Elektronentransferprozesse im Detail untersucht.

Innovationszentrum CEEC Jena Inhalt einblenden

Gefördert durch den Freistaat Thüringen und durch den Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE)
Laufzeit: 2017 bis 2022

Das Innovationszentrum CEEC Jena bietet Forschungs- und Entwicklungsleistungen sowie Aus- und Weiterbildungsangebote in drei Bereichen – der Energieerzeugung, der Energiespeicherung und der Umwelttechnik – an. Der Förderantrag betraf die aktuellen Aktivitäten und Besonderheiten des CEEC Jena im Gebiet der Energiespeicherung.

Innovative Energiespeichertechnologien sind ein wichtiges Element zum Gelingen der Energiewende in Deutschland und für die zukünftige Wertschöpfung als Industrienation in einer Vielzahl von Produktbereichen. Das CEEC Jena hat sich darauf spezialisiert, Batterien der nächsten und übernächsten Generation („Beyond Lithium Batteries“) in einem ganzheitlichen Forschungsansatz, der von der anwendungsorientierten Grundlagenforschung bis zur Entwicklung von Prototypen reicht, zu entwickeln. Das CEEC Jena verzichtet im Gegensatz zu konkurrierenden Forschungsansätzen auf den Einsatz von Metallen (zum Beispiel von Cobalt in Lithium-Batterien bzw. Seltenen Erden in Nickel-Metallhybrid-Batterien) durch umweltfreundliche Alternativen aus Polymeren (Kunststoffen) oder Keramiken.

Die wissenschaftlichen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Potenziale innovativer Batteriespeicher – von kleinen druckbaren Polymerbatterien über Natrium-Ionen-Batterien bis hin zu großen stationären Energiespeichern (zum Beispiel Polymer-Redox-Flow- Batterien) – werden durch zahlreiche Studien renommierter Experten bestätigt. Das CEEC Jena konnte sich in diesem Segment erfolgreich etablieren und verfügt über ein klares Entwicklungskonzept, um die Chancen der Energiewende für den Standort zu nutzen. Damit unterstützt das CEEC Jena zentral die Zielsetzungen, die im Rahmen der Regionalen Forschungs- und Innovationsstrategie (RIS 3 Thüringen) festgelegt worden sind. Ziel ist es einerseits die wissenschaftliche Spitzenpositionen auf- bzw. auszubauen und zugleich die Voraussetzungen zu schaffen, vollständige Produktions- und Wertschöpfungsketten für Batteriespeicher in Thüringen und Deutschland aufzubauen.

Kombination eines thermischen mit einem elektrochemischen Energiespeicher: Entwicklung von temperaturstabilen Polymerelektrolyten Inhalt einblenden

Gefördert von der Thüringer Aufbaubank (TAB)
Laufzeit: 2018 bis 2021

Redox-aktive ionische Flüssigkeiten in Redox Flow Batterien Inhalt einblenden

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft e. V. (DFG)
Laufzeit: 2018 bis 2021

Redox-Flow Batterien (RFBs) sind interessante Kandidaten für die stationäre Energiespeicherung. Ihre Kapazität und Leistung kann unabhängig voneinander skaliert werden, indem entweder die Größe des Speichertanks oder des Zellstapels angepasst wird. Im Gegensatz zu klassischen Batterien basieren Redox-Flow Batterien auf Aktivmaterialien, welche gelöst (supendiert) in einem flüssigen Elektrolyten vorliegen. Daher sind die erreichbaren Energiedichten durch die Gegenwart des nicht-aktiven Lösungsmittels (oftmals Wasser) beschränkt. Bis heute wurde hauptsächlich die Vanadium-RFB intensiv untersucht; diese basiert auf Vanadiumionen, welche in Schwefelsäure gelöst sind. In den letzten Jahren ist zunehmend das Interesse an organischen (polymeren) Aktivmaterialien gestiegen.Dieses gemeinsame Projekt hat die Entwicklung von neuen redox-aktiven ionischen Flüssigkeiten (IL) für RFB-Elektrolyte zum Ziel. Hierbei werden alle Moleküle des Elektrolyten redoxaktiv sein. Weiterhin wird das beschränkte Spannungsfenster von wässrigen Elektrolyten erweitert. Dies resultiert schlussendlich in höheren erreichbaren Energiedichten. Im Rahmen des Projektes arbeiten die beiden Partner an der Friedrich-Schiller-Universität Jena (Institut für Technische Chemie und Umweltchemie sowie Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie) eng zusammen. Der letztgenannte Partner wird die Synthese und strukturelle Charakterisierung der neuen redoxaktiven ILs durchführen. Diese ILs setzen sich aus einer redoxaktiven Gruppe und ionischen Gruppen zusammen. Zusätzliche werden Zelltests durchgeführt nachdem der Partner ITUC die hergestellten Materialien intensiv untersucht hat. Hier stehen insbesondere die elektrochemischen und thermischen Eigenschaften dieser Materialien im Vordergrund.

Mechanophore in selbstheilenden Polymeren: Einfluss der mechanischen Aktivierung von Bindungen auf die Selbstheilung von Polymeren Inhalt einblenden

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft e. V. (DFG)
Laufzeit: 2018 bis 2021

Selbstheilende Polymere können ihre ursprünglichen Eigenschaften nach einem Schadensfall wieder herstellen. Insbesonders intrinsisch selbstheilende Polymere, welche auf verschiedensten reversiblen Wechselwirkungen basieren, sind intensiv erforscht worden. Neben verschiedenen supramolekularen Wechselwirkungen sind hauptsächlich reversible kovalente Wechselwirkungen untersucht worden. In diesem Zusammenhang wurden reversible Additions- (z.B. Diels Alder Reaktion) sowie Kondensationsreaktionen (z.B. Imine, Acylhydrazone) untersucht.Viele wissenschaftliche Forschungsarbeiten beschäftigten sich mit der Aufklärung des Heilungsverlaufs bzw. des zugrundeliegenden Heilungsmechanismus in verschiedenen reversiblen Polymernetzwerken. Trotz des signifikanten Wissenszuwachses in diesem Bereich, sind der Schadensfall sowie die daraus resultierenden Veränderungen noch recht unklar - wenn man vom offensichtlichen Kratzer oder Riss absieht. So stellt sich die Frage: "Sind die reversiblen kovalenten Bindungen wirklich Sollbruchstellen?"In diesem Zusammenhang zielt dieses Projekt auf die Aufklärung der ablaufenden Prozesse in reversibel vernetzten Polymeren durch die Einführung von Mechanophoren. Diese Mechanophore sollen auf Donor-Akzeptor-Systemen basieren, welche in die reversiblen kovalenten Bindungen (Thiol-en-Reaktion, Diels-Alder-Cycloaddition, Imine) integriert werden. Der Zustand der reversiblen Bindung (offen oder geschlossen) wird in einer Verschiebung der Absorption resultieren, was die detaillierte Untersuchung dieser Bindungen erlaubt. Auf diese Weise kann zunächst der Schadensprozess untersucht werden. Anschließend kann der Heilungsprozess dieser Polymernetzwerke verfolgt werden. Zusammenfassend kann die Art des Schadens in Verbindung mit der daraus resultierenden unterschiedlichen mechanischem Aktivierung der Polymere, d.h. der reversiblen Bindung, verfolgt werden.Verschiedene Schadensfälle könnten hier zu unterschiedlichen Mustern bei der Aktivierung in den Polymeren führen woraus unterschiedliche Verläufe der Heilung dieser Polymernetzwerke folgen können.Es ist weiterhin anzumerken, dass diese Mechanophore auch die detaillierte Untersuchung von Iminen erlauben. Diese reversible Bindung wird einen Heilungsprozess basierend auf Austauschreaktionen zeigen. Viele molekulare Charakterisierungsmethoden werden in diesem Fall keine detaillierten Ergebnisse liefern (im Gegensatz zu einem fast kompletten Öffnen von reversiblen Bindungen).

Forschergruppe Hy-NIB: Neuartige hybridfestelektrolyte für Natriumionenbatterien Inhalt einblenden

Gefördert von der Thüringer Aufbaubank (TAB)
Laufzeit: 2018 bis 2021

Untersuchungen des angeregten Zustands von mehrfachangeregten mehrkernigen Koordinationsverbindungen Inhalt einblenden

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft e. V. (DFG)
Laufzeit: 2018 bis 2021
Teilprojekt des SPP 2102:  Licht-kontrollierte Reaktivität von Metallkomplexen

Im Rahmen des beantragten Projekts, bei dem zwei Gruppen aus den Bereichen Synthesechemie und Physikalischer Chemie zusammenarbeiten, werden die ultraschnellen Prozesse im angeregten Zustand bei mehrkernigen Metallkomplexen mit Ru(II), Fe(II), Os(II) und Cr(III) Zentren untersucht. Die Anregung der Metall-zu-Ligand Ladungstransferübergänge geschieht dabei, im Gegensatz zu dem üblichen Vorgehen, gezielt bei hohen Anregungsintensitäten. Systematische Studien, die sich auf diese speziellen Bedingungen beziehen und auf die Ableitung von Struktur-Dynamik-Beziehungen unter diesen Bedingungen abzielen, sind bislang nicht durchgeführt worden und werfen die zentrale Frage auf, ob das Konzept der Exziton-Exziton Annihilation, welches aus der Photophysik von konjugierten Polymeren bekannt ist, sich auf molekulare Koordinationsverbindungen übertagen lässt und wie die molekulare Struktur sich auf dessen Kinetik auswirkt. Darüber hinaus soll der Effekt des kinetisch gehemmten intramolekularen Energietransfers untersucht werden, ein Effekt der in jüngsten Vorarbeiten an einem modellhaften dreikernigen Metallkomplex vom Donor-Akzeptor-Donor-Typ beobachtet werden konnte. Der rote Faden des vorgestellten Projekts ist die Herausarbeitung der lichtinduzierten Mehrelektronenprozesse und ein Verständnis für das Design der angeregten Zustände in Metallkomplexen. Hierbei wird von den gemeinsamen Vorarbeiten ausgegangen und mehrkernige Komplexe mit verschiedenen Metallzentren, die über -konjugierte Brückenliganden miteinander verbunden sind, als Substrate verwendet und bezüglich einer Reihe von Fragestellungen untersucht: Kann die Triplet-Triplet Annihilation im angeregten Zustand bei der gezielten Anregung von zwei Metallzentren in einem Komplex durch die molekulare Struktur beeinflusst werden? Lässt sich die Rate des kinetisch gehemmten intramolekularen Energietransfers in dreikernigen Donor-Akzeptor-Donor Komplexen über das molekulare Design einstellen? Welchen Einfluss hat die Anwesenheit von mehr als zwei Donor-Einheiten pro Akzeptor auf den Energietransfer und die Triplet-Triplet Annihilation, wenn mehrere Metallzentren gleichzeitig angeregt werden?

Verbund Next-PEG: Teilvorhaben -Poly(2-oxazoline) als PEG-Ersatz in Polymer-Protein-Konjugaten Inhalt einblenden

Gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Laufzeit: 2018 bis 2021

SFB 1278 PolyTarget, Teilprojekt A01: Maßgeschneiderte multifunktionale Polymere und Nanopartikel mit optimierter Kompatibilität von bioabbaubarem Kern und eingeschlossenem Wirkstoff Inhalt einblenden

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft e. V. (DFG)
Laufzeit: 2017 bis 2021

Ziel des Projektes ist die Methodenentwicklung für maßgeschneiderte nanopartikuläre Polymermaterialien, um ein Maximum an Wirkstoffaufnahmekapazität und Freisetzungseffizienz zu erreichen. Mittels eines kombinierten experimentellen und rechnerischen Ansatzes wird die Hydrophobizität von Polyketalen und Polyesteramiden systematisch variiert, und zwar mittels Anpassung der entsprechenden Monomere sowie des Einbaus von hydrophilen Poly(2-oxazolin)blöcken. So wird ein Bezug zwischen Polymerstruktur und thermodynamischer Kompatibilität mit ausgewählten Wirkstoffen ermittelt.

SFB 1278 PolyTarget, Teilprojekt A04: Duale Inhibitoren der Prostaglandin E2 Synthase-1 und der 5-Lipoxygenase als antiinflammatorische Wirkstoffe in Nanopartikeln Inhalt einblenden

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft e. V. (DFG)
Laufzeit: 2017 bis 2021

Es sollen duale Inhibitoren der 5-Lipoxygenase (oder FLAP) und der mikrosomalen Prostaglandin E2 Synthase-1, die bessere anti-inflammatorische Wirksamkeit und geringeres Nebenwirkungsrisiko gegenüber nichtsteroidalen antiinflammatorischen Wirkstoffen (NSAIDs) aufweisen, untersucht werden. Da diese dualen Hemmstoffe saure lipophile Moleküle mit großer Tendenz zur Plasmaproteinbindung sind, dürfte die Verkapselung in hydrophobe Polymerbibliotheken (Polyester, Polyketale, Dextranacetale) durch diverse Verkapselungsmethoden die Bioverfügbarkeit und Wirksamkeit verbessern. Wir werden darüber hinaus zielgerichtete Nanopartikel entwickeln, da einige Immunzellen ausgezeichnete Aufnahme für diese Konstrukte zeigen.

SFB 1278 PolyTarget, Teilprojekt A06: Kontrolle des Degradationsverhaltens von polymeren Nanopartikeln durch strukturell maßgeschneiderte thermische Eigenschaften Inhalt einblenden

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft e. V. (DFG)
Laufzeit: 2017 bis 2021

Das Projekt hat zum Ziel, den Einfluss der Kristallstruktur, der Morphologie und der thermischen und mechanischen Eigenschaften auf die Freisetzungsmechanismen von verkapselten Gastmolekülen zu verstehen. Dafür werden Polyester entwickelt, die in ihrem Grad der Kristallinität und / oder in ihren thermischen Übergangstemperaturen variieren, während die Hydrophilie konstant gehalten wird. Detaillierte Untersuchungen der thermischen und mechanischen Eigenschaften von unbeladenen und beladenen Nanopartikeln basierend auf diesen Polyestern werden direkt in Suspension durchgeführt, um einen direkten Vergleich der Freisetzungskinetiken von verkapselten Wirkstoffen zu ermöglichen.

SFB 1278 PolyTarget, Teilprojekt B02: Makromolekulare Prodrug-Nanopartikel zur antimikrobiellen Therapie Inhalt einblenden

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft e. V. (DFG)
Laufzeit: 2017 bis 2021

Das Ziel des Projektes liegt in der Entwicklung von Nanopartikeln bestehend aus makromolekularen Prodrugs. Nach Aufnahme in Makrophagen soll die Lokalisierung der Partikel spezifisch in Phagolysosomen erfolgen. Die aus neuartigen antibakteriellen und antifungalen Wirkstoffen synthetisierten makromolekularen Prodrugs werden zusammen mit Mannose-funktionalisierten Polymeren zu Partikeln formuliert. Es soll untersucht werden, ob diese Nanopartikel geeignet sind, die Wirkstoffe über zwei Zellmembranen hinweg zu transportieren und erst am Bestimmungsort freizusetzen. Dieses Projekt ermöglicht neuartige Therapieansätze und die Entwicklung neuer Antibiotika.

SFB 1278 PolyTarget, Teilprojekt C01: Raman-spektroskopische Charakterisierung der Aufnahme- und Wechselwirkungsmechanismen von Nanopartikeln und Wirkstoffen mit hepatischen Sternzellen Inhalt einblenden

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft e. V. (DFG)
Laufzeit: 2017 bis 2021

Die chemische Sensitivität linearer und nicht-linearer Raman-basierter Bildgebungsansätze soll zur Charakterisierung des Wechselwirkungsmechanismus von Nanopartikeln und Wirkstoffen mit (i) hepatischen Sternzellen (HepSC) und (ii) ihrer Aufnahmekinetik, ihrem Aggregationsverhalten und der Vitamin A Freisetzung innerhalb der Zellen erforscht werden. Die spezifische Rolle von HepSC bei der Aufnahme und Speicherung von Vitamin A eröffnet die Möglichkeit, diese Funktion gezielt als Target zumindest im Frühstadium ihrer Transformation zu nutzen. Daher sollen natürliche und synthetische Polymere kovalent mit Vitamin A für die HepSC Aufnahme funktionalisiert werden und zusammen mit siRNA zu Nanopartikeln formuliert für eine HepSC Behandlung untersucht werden.

SFB 1278 PolyTarget, Teilprojekt C04: Untersuchung zellulärer Aufnahmemechanismen durch korrelative TEM und Superresolution Fluoreszenzabbildung Inhalt einblenden

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft e. V. (DFG)
Laufzeit: 2017 bis 2021

Die korrelative Licht- und Elektronenmikroskopie wird in diesem Projekt zur Untersuchung von Aufnahme- und Freisetzungsprozessen polymerer Nanopartikel eingesetzt. Dabei steht insbesondere die Auswertung von komplementären Bild- und Strukturinformationen im Vordergrund, die durch Verwendung beider Methoden mit höchstmöglicher Auflösung erhalten werden können. Dabei sollen die Verteilung aber auch strukturelle Veränderungen der zellulären Ultrastuktur, bis hin zu Veränderungen von Membranstrukturen untersucht werden.

SFB 1278 PolyTarget, Teilprojekt Z01: JCSM Forschungsprogramm für die Synthese, Formulierung und erweiterte physikochemische und biologische Charakterisierung von Nanopartikeln Inhalt einblenden

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft e. V. (DFG)
Laufzeit: 2017 bis 2021

Z01 stellt eine Unterstützungsplattform für alle Forscher in POLYTARGET zur Verfügung (Hochdurchsatzmethoden (HTE), Bildgebung, Lösungscharakterisierung, Zellkultur und Charakterisierung von Zellfunktionen, bildbasierte Systembiologie). Des Weiteren werden neue Ideen für (i) verbesserte HTE Implementierungen, (ii) zukunftsweisende analytische Methodiken zur Analyse von Makromolekülen / Nanopartikeln in Lösung, inklusive Stabilität und Degradation, (iii) Ansätze zur Beschreibung der Töxizitäts- / Funktionsbeziehungen unter Beachtung des Einflusses von Nanomaterialien auf das Immunsystem und (iv) eine Kombination von Bildanalyse und mathematischer Modellierung grundlegend entwickelt.

SFB 1278 PolyTarget, Teilprojekt Z03: Zentrale Aufgaben des Sonderforschungsbereichs Inhalt einblenden

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft e. V. (DFG)
Laufzeit: 2017 bis 2021

SFB 1076/2 Aqua-Diva, Teilprojekt C05: Verfolgung von unterirdischen Transportwegen durch Verwendung maßgeschneiderter Polymertracerbibliotheken Inhalt einblenden

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft e. V. (DFG)
Laufzeit: 2017 bis 2021

Wasserfluss und reaktiver Transport findet im Hainich CZE in einem komplexen hydrogeologischen Umfeld statt. Um die Transportwege natürlicher organischer Substanzen zu rekonstruieren, benötigt man maßgeschneiderte, funktionell repräsentative, konservative und reaktive Tracer. In diesem Projekt werden Tracerbibliotheken mit synthetischen Polymeren kontrollierter kolloidaler Größe, Hydrophobizität, pH- und redoxabhängigem Verhalten, als auch kontrollierter Stabilität erschaffen. Diese Tracer werden dann vollständig charakterisiert und in Folge in Modellstudien zur Löslichkeit und Mobilität zunehmender Komplexität vom Labormaßstab bis zur Anwendung in der Natur herangezogen.

PhotoFlow: Photoelektrochemische Redox-Flow-Batterien; Teilprojekt: Entwicklung von redoxaktiven Polymeren Inhalt einblenden

Gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWI)
Laufzeit: 2017 bis 2020

Mit dem Forschungsvorhaben zur Entwicklung einer photoelektrochemischen Redox-Flow-Batterie (Photo-RFB) soll ein Energiespeichersystem bereitgestellt werden, welches zusätzlich zu seinen Funktionen als Speicher auch direkt mit Sonnenlicht geladen werden kann, ohne dass dafür eine separate Stromzufuhr oder weitere Peripherie erforderlich sind. Im Gegensatz zu der Kombination einer Photovoltaik-Zelle mit einer separaten Batterie können in einem solchen integrierten System viele Komponenten sowie ein Teil der Regelungstechnik eingespart werden und das Gesamtsystem so kostengünstiger, kleiner und effizienter realisiert werden. Aufgrund dieser Eigenschaften bieten sich Photo-RFB als eine der Schlüsseltechnologien für das Gelingen der Energiewende an. Die wesentlichen Ziele dieses Forschungsvorhabens sind daher die Entwicklung, Charakterisierung und Optimierung von Materialien für Photoelektroden und darauf maßgeschneiderte organische Elektrolyten für den Einsatz in Photo-RFB sowie ein dazu passendes Zell- und Modulkonzept. Neben der Entwicklung des Systems und seiner Komponenten sollen zudem auch fundamentale Daten zu der Effizienz und den limitierenden Faktoren dieser innovativen Technologie gesammelt werden, die bisher nicht verfügbar sind. Dieses Wissen ist unabdingbar für eine kritische Evaluierung der Wettbewerbsfähigkeit dieses neuartigen integrierten Systems.

Mimikry für DNA Funktion: Ein neuer Ansatz für die Synthese von definierten Metallopolymeren Inhalt einblenden

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft e. V. (DFG)
Laufzeit: 2017 bis 2020

Natürliche Materialien besitzen eine Vielzahl von herausragenden Eigenschaften. Diese basieren zumeist auf einer hochgeordneten Proteinstruktur. Die grundlegenden Informationen für die Herstellung solcher Moleküle sind in der DNA gespeichert. Die sogenannte Proteinbiosynthese ermöglicht hierbei die kontrollierte Herstellung der Proteine für einen bestimmten Zweck.Dieser Antrag zielt darauf ab, das Konzept der Proteinbiosynthesis für die Herstellung von strukturell-definierten ligandhaltigen Polymeren und den daraus resultierenden Metallopolymeren zu nutzen. Dafür werden Template, welche Liganden besitzen, hergestellt. Eine hoch selektive und orthogonale supramolekulare Bindungsbildung resultiert dann in einem vororientierten System, welches die Bildung von Ligandoligomeren ermöglicht. Diese können anschließend mittels Stufen- oder Kettenwachstumspolymerization in Polymere eingebaut werden. Abschließend ermöglicht die Komplexierung verschiedener Metallsalz die Herstellung von Metallopolymeren, welche sich durch ein hohes Maß an Ordnung auszeichnen. Die so hergestellten Polymere sollen im Detail untersucht werden. Ein besonderer Fokus liegt hierbei auf der molekularen Struktur und weiterhin auf der Organisation der Metallopolymere. Schließlich soll diese Analyse es ermöglichen, Struktur-Eigenschaftsbeziehungen herzustellen und neuartige Synthesemethoden für Metallopolymere zu etablieren.

Poly(2-oxazolin)-basierte Makromonomere und Photoinitiatoren als Precursor für die Herstellung von Designer-Netzwerken für die regenerative Medizin mittels der Zweiphotonen Polymerisation Inhalt einblenden

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft e. V. (DFG)
Laufzeit: 2016 bis 2020

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll eine neue Hydrogel-Plattform für die Zweiphotonen-Polymerisation (2PP) etabliert werden, um dreidimensionale Hydrogelstrukturen für gezielte Oberflächen-Zell-Interaktionen zu generieren. Hierfür sollen Poly(2-oxazolin)-basierte Makromonomere als Edukte für Hydrogele hergestellt und mittels 2PP strukturiert werden. Zur Verbesserung der Strukturierbarkeit werden wasserlösliche biokompatible Photoinitiatoren durch die Kopplung von bekannten Initiatormotiven mit Oxazolin-basierten Polymeren und Oligomeren synthetisiert. Zusätzlich können nachfolgend adhäsionsvermittelnde Moleküle kovalent an die erhaltenen Netzwerke gebunden werden. Zur Evaluation des biomedizinischen Potentials soll diese Plattform dann auf ihre Kapazität im Hinblick auf die Induktion von Zelldifferenzierungsprozessen mesenchymaler Stammzellen untersucht werden.

Polymerbatterien - Alternative Batteriekonzepte zur Lithiumbatterie Inhalt einblenden

Gefördert von der Thüringer Aufbaubank (TAB)
Laufzeit: 2018 bis 2019

Entwicklung polymerer Elektrolyte für textile Solarzellen Inhalt einblenden

Gefördert von der Thüringer Aufbaubank (TAB)
Laufzeit: 2017 bis 2019

Resilin-inspirierte synthetische Polymere Inhalt einblenden

Gefördert von der Carl-Zeiss-Stiftung 
Laufzeit: 2017 bis 2019

Im Rahmen des Projektes soll ein synthetisches Analogon nach dem Vorbild des Resilins hergestellt werden. Resilin ist ein natürlich vorkommendes Protein und besitzt herausragende Eigenschaften wie Superelastizität und die Fähigkeit, Millionen Flügelschläge ohne jegliche Ermüdung zu ermöglichen. Hierbei zeichnet es sich durch eine Nanostruktur aus und die Sequenz kann in drei Abschnitte unterteilt werden, wobei jeder dieser andere Eigenschaften in das Biopolymer mit einbringt. Daher wird zunächst versucht, jeden einzelnen Abschnitt der Sequenz durch ein synthetisches Polymer abzubilden, um schließlich durch Kombination der einzelnen Fragmente ein biomimetisches Material zu erhalten, das in seinen Eigenschaften dem Resilin ähnelt.
Hierfür ist es notwendig, jeden einzelnen Bereich in seinen Eigenschaften, aber auch das Zusammenspiel der verschiedenen Abschnitte, möglichst gut nachzubilden. Insbesondere sind der erste sowie dritte Abschnitt die funktionalen Komponenten im Resilin und sollen daher explizit nachgeformt werden. Während sich der erste Abschnitt durch ein hohes Maß an Elastizität auszeichnet, ist der dritte Abschnitt in der Lage, während mechanischer Belastung eine Konformationsänderung durchzuführen. Diese Funktion soll durch Metallkomplexe erreicht werden, welche es ermöglichen, die Strukturänderung zu imitieren. Durch gezielte Variation der Zusammensetzung sollen beide Teile imitiert werden, um schließlich ein hochgeordnetes System, welches zusätzlich eine Phasenseparation aufweisen soll, zu erhalten. Die Bestimmung der Polymereigenschaften soll in Struktur-Eigenschaftsbeziehungen resultieren, um ein synthetisches Material mit resilinähnlichen Eigenschaften anzufertigen.

Photoaktive Membranen für artifizielle Photosynthese - Präparative Ansätze und spektroskopische Charakterisierung Inhalt einblenden

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft e. V. (DFG)
Laufzeit: 2016 bis 2019

Das Projekt zielt auf die Integration molekularer Komponenten, d.h. Photokatalysatoren und redox-aktive Antennenkomplexe, in jüngst entwickelte Kohlenstoffnanomembranen. Diese neuen zu erforschenden Materialsysteme können dann perspektivisch in photokatalytischen Zellen zum Einsatz kommen. Das Projekt zur Erforschung neuer photoaktiver Membranen für die artifizielle Photosynthese wird verschiedene Fragestellungen an der Schnittstelle zwischen Materialwissenschaft und Physikalischer Chemie adressieren: (i) Entwicklung on neuen Kohlenstoffnanomembranen, die mit Modellsystemen für Elektronendonoren, Elektronenakzeptoren und Photosensibilisatoren funktionalisiert sind; (ii) Entwicklung neuer synthetischer Protokolle für die Herstellung von Kohlenstoffnanomembranen, die selber (ohne Oberflächenfunktionalisierung) neue Funktionalitäten tragen, d.h. die Entwicklung von synthetischen Protokollen zur Integration von Photosensibilisatoren und Elektronendonoren und -akzeptoren in die Ebene der Membranen; (iii) Entwicklung eines mechanistischen Verständnisses für die Licht-induzierten Elementarreaktionsschritte innerhalb der neuen Kohlenstoffnanomembranen und eine proof-of-concept Demonstration der photokatalytischen Wasserstofferzeugung von den neuartigen, mit Kobaltkatalysatoren funktionalisierten Kohlenstoffnanomembranen. Das Projekt zielt darauf ab, die konzeptionelle Basis für das Design von photokatalytisch aktiven Kohlenstoffnanomembranen für die artifizielle Photosynthese zu schaffen. Die supramolekularen Systeme, die im Rahmen des Projekts untersucht werden sollen, basieren auf molekular-dünnen Kohlenstoffnanomembranen, die auf jeder ihrer beiden Seiten spezifisch und unabhängig voneinander funktionalisiert werden können. Das Augenmerk dieses Projekts wird (noch) nicht auf der Bauteilintegration solcher Membranen z.B. in photokatalytische Zellen liegen sondern auf die Etablierung der grundlegenden Designprinzipien abzielen. Zusätzlich sollen zentrale mechanistische Studien zu den photoinduzierten Reaktionsschritten, die der angestrebten Funktion der Membranen zugrunde liegen, durchgeführt werden. Die Kohlenstoffnanomembranen werden im Rahmen dieses Projekts mit Ru(II)-Polypyridinkomplexen funktionalisiert, die als licht-absorbierende Einheiten und primäre Elektronendonoren fungieren. In dem angestrebten Design der photoaktiven Kohlenstoffnanomembranen werden die Elektronendonoren auf eine Seite der Membran aufgebracht, während die zweite Seite der Membran orthogonal funktionalisierbar korrespondierende Akzeptoreneinheiten tragen wird. Dieses Design befördert die Ausbildung von ladungsseparierten Zuständen unter Lichtbestrahlung. Diese ladungsseparierten Zustände sind dadurch charakterisiert, dass photooxidierte und photoreduzierte Spezies räumlich durch die Membran getrennt sind.

Antiparam Antifoulingkonzepte für Mehrparameter-Analysenmess- und Wasserentkeimungssysteme Inhalt einblenden

Gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Laufzeit: 2016 bis 2019

Metallopolymere als multifunktionale Formgedächtnismaterialien Inhalt einblenden

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft e. V. (DFG)
Laufzeit: 2016 bis 2019

Formgedächtnispolymere (shape-memory polymers - SMPs) sind in der Lage ihre ursprüngliche Form selbst nach einer Verformung wieder anzunehmen. Durch Beeinflussung mittels externer Stimuli (z.B. Wärme) kehrt das Polymer aus seiner temporären in die permanente Form zurück. Metallopolymere sind hervorragend dafür geeignet, um neuartige SMPs herzustellen. Diese schließen die Lücke zwischen den etablierten SMPs und den Formgedächtnislegierungen. Metallopolymere können durch externe Stimuli in ihren Eigenschaften variiert werden. Durch die integrierte supramolekulare Bindungseinheit (Metall-Ligand-Wechselwirkung) können die Reversibilität und die verwendeten Trigger (z.B. Wärme, Licht, Chemikalien) variiert werden. Dadurch ist es möglich, Polymere zu erhalten, welche durch eine Vielzahl an möglichen Stimuli geschaltet werden können. Im Rahmen dieses Projekts werden neuartige Metallopolymernetzwerke aus verschiedenen Metallionen und Comonomeren hergestellt. In diesem Zusammenhang werden zwei verschiedene Verarbeitungsmethoden genutzt: Zum einen der Reaktiv-Tintenstrahldruck sowie die Copolymerisation in Substanz. Die daraus resultierenden Metallopolymere werden hinsichtlich ihres Formgedächtnisverhaltens und ihrer Schaltbarkeit untersucht. Weiterhin wird der Einfluss des Metallsalzes auf die resultierenden Eigenschaften studiert. Diese grundlegenden Informationen werden später dazu genutzt, um neuartige Triple-Shape-Memory Metallopolymere herzustellen. Hierfür sind zwei Arten von Metallkomplexen notwendig, welche unabhängig voneinander adressierbar sein müssen. Somit wird durch die Stimulation eines Metallkomplexes der Übergang von der ersten temporären Phase in die Zweite induziert. Schließlich führt die Schaltung des zweiten Metallkomplexes durch einen externen Stimulus (z.B. höhere Temperatur oder Wärme) wieder zur Ursprungsform (d.h. der permanenten Form). Ein anderer Teil dieses Projekts beschäftigt sich mit der Selbstheilungsfähigkeit der Formgedächtnis-Metallopolymere. Hierfür wird der Einfluss des Formgedächtnisverhaltens auf die Selbstheilungseigenschaften untersucht. Somit soll schließlich festgestellt werden, ob ein verbessertes Selbstheilungsverhalten auftritt (SMASH). Letztendlich soll ein komplett neues Verhalten untersucht werden, das sogenannte Multiway Triple-Shape-Memory. Auch hierfür ist ein Metallopolymer mit zwei unabhängig voneinander adressierbaren Metallkomplexes notwendig. Weiterhin werden zwei orthogonale Stimuli verwendet. Im Gegensatz zu klassischen Triple-Shape-Memory Systemen ermöglicht dieses Verhalten, dass zwei verschiedene temporäre Formen nach der Verwendung des ersten Stimulus erreichbar sind. Welche der beiden Formen erhalten wird, hängt von dem verwendeten Stimulus ab. Wird zunächst z.B. Licht verwendet, wird eine andere Form erreicht, als wenn zuerst Wärme verwendet wird. Schließlich wird aber nach der Verwendung beider Stimuli die permanente Form erhalten.

Benzotriazinylradikalhaltige Polymere als bipolares aktives Elektrodenmaterial in organischen Sekundärbatterien Inhalt einblenden

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft e. V. (DFG)
Laufzeit: 2016 bis 2019

Die Verbreitung mobiler Geräte und deren zunehmende allgegenwärtige Vernetzung mit dem Internet (Internet of Things) macht die Entwicklung platzsparender wie auch biegbarer Stromspeicher erforderlich. Die derzeitige Referenztechnologie der Lithiumionenakkumulatoren erweist sich dabei als nur bedingt geeignet, da zum Einen die Herstellung mechanisch flexibler Systeme nur eingeschränkt möglich ist und zum Anderen sich sowohl die Gewinnung und Verarbeitung der benötigten Rohstoffe als auch die Entsorgung ausgedienter Batterien ökologisch hoch anspruchsvoll gestaltet. Aus diesen Gründen wird mehr und mehr Aufwand in die Entwicklung organischer redoxaktiver Moleküle als Grundlage für Dünnschichtsekundärbatterien investiert. Diese lassen sich durch organische Synthese herstellen und durch Verbrennen idealerweise rückstandslos entsorgen. Weiterhin lassen sich ihre (elektro)chemischen Eigenschaften durch Optimierung der gewählten chemischen Strukturen an unterschiedlichste Anforderungen anpassen. Jedoch haben kleine Moleküle den Nachteil, sich unter Umständen in der Akkumulatorzelle zu lösen und so die Lebenszeit drastisch zu reduzieren. Deshalb werden die monomeren redoxaktiven Einheiten in langkettige Polymere integriert, die eine wesentlich schlechtere Löslichkeit aufweisen.Im Rahmen dieses Projektes sollen im Speziellen Polymere auf Grundlage des Benzo-1,2,4-triazinylradikal entwickelt werden. Dieses Molekül zeichnet sich durch elektrochemische Reversibilität, Stabilität gegenüber Luft und Wasser sowie gute synthetische Zugänglichkeit aus. Des Weiteren lassen sich seine Redoxeigenschaften sehr einfach durch Wahl eines geeigneten Subsitutionsmusters einstellen, sodass auch Systeme erzeugt werden können, die sowohl als Anode als auch als Kathode fungieren können und den Bau einer bipolaren, pol-losen Batterie ermöglichen.Ein zentrales Ziel stellt die Erhöhung der bisher nur geringen theoretischen Kapazität (60 bis 70 mAh g-1) auf Werte über 100 mAh g-1 dar. Dies soll primär durch Verringerung der molaren Masse der Monomere geschehen. Letztere sollen dabei selbstverständlich ihre (elektro)chemische Stabilität beibehalten, eine Spannung von ca. 1,2 V ermöglichen (um die Verwendung wässriger Elektrolyte zu erlauben) und immer noch polymerisierbar sein. Das Studieren des Einflusses verschiedener Substituenten am Molekül auf deren Eigenschaften soll dabei eine systematische Optimierung der Komponenten ermöglichen. Die Studie umfasst dabei die direkte Charakterisierung der Monomere und Polymere in Lösung und im Film, die Verarbeitung der Polymere in Dünnschichtkompositelektroden (mit Leit- und Bindeadditiv) und deren Charakteriserung sowie den Bau und die umfassende Untersuchung von halborganischen (mit Lithium bzw. Natrium als Anode) und vollorganischen Zellen. Dabei soll auch die Herstellung der Zellen, insbesondere bezüglich der Wahl der Additive und der Verarbeitung der Dünnschichtelektroden (Rakeln, Tintenstrahldruck), optimiert werden.

Kompetzenzzentrum NanoPolar 2.0 Inhalt einblenden

Gefördert vom Thüringer Ministerium für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale Gesellschaft (TMWWDG)
Laufzeit: 2014 bis 2019

Machbarkeitsstudie "Organische und Polymer Redox-Flow-Batterie" Inhalt einblenden

Gefördert vom Thüringer Ministerium für Umwelt, Energie und Naturschutz (TMUEN)
Laufzeit: 2018

Selektive und funktionelle Anionenrezeptoren basierend auf Halogenbrücken mit 5-Halo-1,2,3-Triazolen Inhalt einblenden

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft e. V. (DFG)
Laufzeit: 2016 bis 2018

Die Entwicklung von selektiven Anionenrezeptoren, welche die gezielte Detektion und Bindung sowie den Transport von relevanten Anionen ermöglichen, ist schon seit vielen Jahren eines der wichtigsten Forschungsbereiche der supramolekularen Chemie. Bisher basierten diese Rezeptoren vor allem auf der Donation von Wasserstoffbrückenbindungen, zuletzt sind jedoch auch Halogenbrückendonoren in den Fokus gerückt. Im Unterschied zur Wasserstoffbrücke weist die mit ihr eng verwandte Halogenbrücke eine höhere Direktionalität, einen größeren kovalenten Bindungsanteil sowie eine stärkere Wechselwirkung mit einem Lewis-basischen Partner auf und ermöglicht dadurch den Aufbau von potentiell selektiveren Rezeptoren. Ein zentraler Heterozyklus, welcher durch seinen modularen Zugang eine einfache Implementierung von Halogenbrückenbindungen in verschiedene Systeme ermöglicht, ist das halogenierte 1,2,3-Triazol bzw. das korrespondierende Triazoliumsalz. Dieser Baustein erlaubt eine starke Polarisierung des Halogens und somit eine sehr effiziente Halogenbrückendonation. Im Rahmen des geplanten Forschungsvorhabens soll mittels besonders effizient und modular zugänglicher halogenierter 1,2,3-Triazole und 1,2,3-Triazoliumsalze das große Potential der Halogenbrückenbindungen ausgeschöpft werden. Hierbei sollen folgende Teilprojekten (1 bis 5) bearbeitet werden:1) Durch gezielte Modifikationen der Anionenbindungstasche (Veränderung des Bisswinkels zum Anion, Variation des Abstandes der Donorfragmente zueinander, Variation der elektronenziehenden Gruppe sowie Präorganisation des Systems) soll der Einfluss verschiedener Variablen auf das Komplexierungsverhalten untersucht werden. 2) Durch die Verknüpfung des Anionenrezeptors mit einem Ruthenium(II)-Komplex wird der Aufbau eines Anionensensors angestrebt, welcher sich durch eine gutes Detektionsverhalten und ein niedriges Detektionslimit auszeichnen sollte.3) Weiterhin ist der Aufbau von Ionenpaarrezeptoren sowie die Untersuchung ihrer kooperativen Eigenschaften hinsichtlich Selektivität und Bindungsaffinität geplant. 4) Die hohe Richtungsabhängigkeit und Stärke der Halogenbrücke kann in der Organokatalyse entscheidende Vorteile gegenüber bisher etablierten Katalysatoren, basierend auf Wasserstoffbrückenbindungen, bieten. Gleichzeitig ermöglicht der modulare Aufbau der Triazole einen einfachen Einbau von chiralen Resten, wodurch auch leicht hochinteressante Organokatalysatoren für enantioselektive Reaktionen zugänglich sein sollten.5) Aufgrund der hohen Bindungsstärke sowie der Reversibilität von Halogenbrückenbindungen soll ihre Anwendung in selbstheilenden Materialen untersucht werden.Die Anwendung der Halogenbrückenbindung in der Komplexierung von Anionen ist von hohem aktuellem Interesse und bietet ein enormes Potential. Ziel des vorliegenden Forschungsplans ist die Entwicklung neuer Halogenbrückendonoren für die Anwendung in Sensoren, Organokatalysatoren und funktionellen Materialien.

Asymmetrische Copolymere: Weder Block noch zufällig Inhalt einblenden

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft e. V. (DFG)
Laufzeit: 2016 bis 2018

Das Ziel der ASYMCOPO ist die Entwicklung neuer Materialien, welche die nützlichen Eigenschaften von Gradientencopolymeren nachahmen, ohne jedoch komplexe Syntheseverfahren zu benötigen. Gradienten-Copolymere, deren Zusammensetzung kontinuierlich als Funktion der Kettenlänge variiert, sind eine faszinierende Materialklasse mit einer Vielzahl potentieller Anwendungsmöglichkeiten. Die Herstellung eines Polymers mit einem vordefinierten Zusammensetzungsgradienten erfordert ein semi-kontinuierliches Verfahren über welches eine sorgfältige Kontrolle der Monomerzugabe, sowie ein ständiges Feedback erfolgen, um so die Zusammensetzung in jedem Stadium der Polymerisation regulieren zu können. Erst kürzlich hat sich gezeigt, dass die Idee eines Gradienten-Copolymers widersprüchlich ist: Während die durchschnittliche Zusammensetzung aller Ketten eines Polymers problemlos von einem Ende der Kette zum anderen variiert werden kann, ist jede einzelne Kette aus diskreten Monomereinheiten zusammengesetzt. D.h. an einem beliebig anderen Punkt innerhalb der Kette muss die Zusammensetzung einen von zwei möglichen Werten annehmen. Somit zeigen Polymere, die im Durchschnitt einen Zusammensetzungsgradienten aufweisen, eine sehr breite Verteilung hinsichtlich ihrer Struktur. Außerdem ist es unmöglich, den Gradienten der Zusammensetzung des gesamten Polymers aus einer Polymerkette zu rekonstruieren. So ergibt sich die naheliegende Frage: Was ist das definierende Strukturmerkmal eines Gradienten-Copolymers? Können diese Eigenschaften mittels Strukturen nachgeahmt werden, die leichter herzustellen sind unter Verwendung von wohlverstandenen Batchpolymerisationsprozessen? In diesem Projekt wollen wir die Frage mit Hilfe des Konzeptes der asymmetrischen Copolymere beantworten: Polymere die das Zwischenprodukt zwischen der Struktur eines Block- und statistischen Copolymers sind. Wir haben Rahmenbedingungen für die Klassifizierung dieser Polymere basierend auf dem Konzept des Asymmetrie-Momentes entwickelt. Mit deren Hilfe werden wir unsere Forschung zunächst auf die Synthese konzentrieren und anschließend die Eigenschaften der neuen Materialklasse erforschen. Wir streben danach Strukturen aus 2 bis 4 statistisches Copolymer-Segmenten zu definieren, welche die nützlichen Eigenschaften von Gradientencopolymeren imitieren, jedoch wesentlich einfacher zu synthetisieren sind. Dieses Projekt erfordert die Herstellung einer umfangreichen Bibliothek von Copolymeren mit verschiedenen Strukturen und erfordert die Beteiligung eines Laboratoriums mit Fachwissen und Kompetenz auf dem Gebiet der Hochdurchsatz-Polymersynthese und Charakterisierung. Das IOMC in Jena ist eine der führenden Forschergruppen in diesem Bereich. Parallel dazu erfordert die Synthese von wohldefinierten Gradientencopolymeren eine sorgfältige Kontrolle der Polymerisationsbedingungen unter Verwendung des Know-how des IMRCP Toulouse, auf dem Gebiet der Polymerisationskinetiken, Polymersynthese und Charakterisierung.

Multivalentes Targeting von GLUT5-Transportern durch wurmartige Mizellen mit steuerbarer Größe, Stabilität und Ligandendichte Inhalt einblenden

Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft e. V. (DFG)
Laufzeit: 2016 bis 2018

Ziel des Projekts ist die Herstellung von wurmartigen Mizellen mit kontrollierter Länge, Stabilität und Zusammensetzung zur selektiven Aufnahme in Brustkrebszellen durch multi-valentes Targeting. Dazu werden amphiphile Blockcopolymere mit unterschiedlichen Blocklängenverhältnissen auf Basis von Polyethern oder Polyestern hergestellt, die im hydrophoben Segment vernetzbare Gruppen in der Seitenkette tragen. Weiterhin werden funktionalisierte Derivate von 2,5-Anhydro-Mannitol (AMtl) hergestellt und durch geeignete Verknüpfungsreaktionen kovalent an den hydrophilen Block dieser Blockcopolymere angebunden. AMtl weist eine hohe Affinität zu einem in sehr vielen Brustkrebszelllinien überexprimierten Fructose-spezifischen Transporter auf: GLUT5. Die nachgeschaltete Coassemblierung von Blockcopolymer-Mischungen mit verschiedenen Anteilen von AMtl-funktionalisiertem Material in wässriger Lösung führt dann zu wurmartigen Mizellen mit präzise einstellbarer Dichte an AMtl-Einheiten in der Corona. In Abhängigkeit von der Länge und der Flexibilität der Mizellen können durch solche Strukturen mehrere benachbarte GLUT5-Rezeptoren gleichzeitig adressiert werden. Auf diese Weise soll eine spezifischere Anbindung der wurmartigen Mizellen gegenüber sphärischen Nanopartikeln erreicht werden. Im Rahmen dieses Projektes wollen wir weiterhin den Einfluss der Stabilität der wurmartigen Mizellen auf die endocytotische Zellaufnahme unter statischen und dynamischen Bedingungen untersuchen. Hierzu wird zum einen der Kern der Strukturen teilweise quervernetzt oder aber durch einen hydrolytisch labilen Polyester-Block gebildet.

NovelFlow: Erforschung von neuartigen Elektrolyten auf Basis von (hoch)verzweigten Polymeren Inhalt einblenden

Gefördert von der Thüringer Aufbaubank (TAB), Co-finanziert durch Mittel des Europäischen Sozialfonds (ESF)/Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE)
Laufzeit: 2016 bis 2018

Redox-Flow-Batterien (RFB) basieren im Gegensatz zu den meisten konventionellen Batterien auf Aktivmaterialien, welche in gelöster Form vorliegen. In den Elektrolyten kann die Energie (der Strom) gespeichert werden. Diese werden in zwei Vorratstanks gespeichert und können in einer elektrochemischen Zelle geladen bzw. wieder entladen werden. Bislang basieren kommerzielle RFBs hauptsächlich auf Vanadiumelektroylten. Im Rahmen des Teilvorhabens sollen nun neuartige Elektrolyte untersucht werden, welche auf organischen Polymeren basieren. Im Gegensatz zu den bisher genutzten Elektrolyten auf Basis von linearen redoxaktiven Polymeren werden (hoch)verzweigte Polymere als Aktivmaterial untersucht werden. Aufgrund der anderen Polymerstruktur werden bessere Eigenschaften bei den resultierenden Elektrolyten erwartet. So weisen Lösungen von verzweigten Polymeren im Vergleich zu ihren linearen Gegenstücken, niedrigere Viskositäten auf.

Forschergruppe Solarbatterien - organische Radikalbatterien und Solarzellen Inhalt einblenden

Gefördert von der Thüringer Aufbaubank (TAB)
Laufzeit: 2016 bis 2018

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