Meldung vom: 27. Mai 2022, 11:00 Uhr | Verfasser/in: Axel Burchardt/Annika Bingmann

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert zwei Sonderfor­schungs­bereiche (SFB) der Universität Jena für weitere vier Jahre, wie sie am 27. Mai bekanntgegeben hat. Für die Projekte dieser Großforschungsverbünde werden insgesamt rund 26 Mio. Euro an Fördermitteln erwartet. Damit kann die erfolgreiche Arbeit im SFB 1127 „ChemBioSys“ und im Sonderforschungsbereich/Transregio (SFB/TRR) 234 „CataLight“, der gemeinsam mit der Uni Ulm und anderen Partnern betrieben wird, fortgesetzt werden.

„Die erneute Förderung der beiden Sonderforschungsbereiche durch die DFG belegt zum einen, dass die bisherigen Forschungen auf höchstem Niveau verlaufen und weitere span­nende Ergebnisse zu erwarten sind“, freut sich Prof. Dr. Georg Pohnert, Vizepräsident für Forschung der Universität Jena, über den Erfolg. „Zum anderen prägen diese SFBs die universitären Profillinien LIFE und LIGHT und zeigen, dass wir mit unserer Forschungsstra­tegie auf einem guten Weg sind“, sagt der Chemiker, der selber im Sprecherteam des SFB ChemBioSys mitwirkt.

Die neue, inzwischen dritte Förderphase des SFB „ChemBioSys – Chemische Mediatoren in komplexen Biosystemen“ startet am 1. Juli. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchen in 22 Einzelprojekten die komplexen Kommunikationswege und Wechselbe­ziehungen verschiedener Organismen und ihrer Umwelt. Im Fokus stehen dabei Naturstoffe, die hier als Vermittler dienen – praktisch als chemische Sprache der Natur.

Ob Pflanze, Tier, Pilz oder Mikroorganismus – kein Lebewesen lebt isoliert auf der Erde. Vielmehr bilden Organismen Artengemeinschaften. Beispielsweise regulieren mikrobielle Netzwerke eine Vielzahl komplexer Prozesse in der Natur. Sie sind für ein stabiles Klima ebenso unerlässlich wie für eine nachhaltige Landwirtschaft. Chemische Mediatoren spielen eine Schlüsselrolle bei der Regulierung der Zusammensetzung von Biosystemen. Dies hat fun­damentale Konsequenzen in Lebensräumen wie dem Boden und Gewässern, aber auch in Symbiosen und Infektionen durch Krankheitserreger. Bislang ist die Kenntnis über chemische Mediatoren hauptsächlich auf bilaterale Interaktionen begrenzt. Einblicke in die Regulation von Multi-Partner-Interaktionen sind jedoch dringend erforderlich, um die Organisation komplexer biologischer Systeme zu verstehen. Ziel des Jenaer Sonder­for­schungsbereichs ChemBioSys in der kommenden Förderphase ist es, weiterhin neue chemische Mediatoren zu entdecken, die komplexe Gemeinschaften beeinflussen, und die Mechanismen verstehen zu lernen, über die Gemeinschaftsstrukturen entstehen und Vielfalt erhalten bleibt. Das langfristige Ziel ist dabei die gezielte Manipulation komplexer Biosysteme mit chemischen Mediatoren.

Im Sonderforschungsbereich/Transregio „CataLight – Lichtgetriebene molekulare Katalysa­toren in hierarchisch strukturierten Materialien: Synthese und mechanistische Studien“ steht die Erforschung und umweltfreundliche Herstellung von solaren Brennstoffen im Mittelpunkt. Das Sonnenlicht soll mit Hilfe chemischer Prozesse wie bei der Photosynthese zu "grünem" Wasserstoff umgewandelt und als Quelle für eine klimafreundliche Energieversorgung genutzt werden.

Bereits in der ersten Förderphase sind die Forschenden dem Ziel nähergekommen: Die Erfolge reichen von der Entwicklung eines kompakten Einzelmolekülkatalysators, der dank Lichtenergiespeicherung solaren Brennstoff bei Dunkelheit produzieren kann, bis zu einem molekularen Reparaturmechanismus für Photokatalysatoren. In Anlehnung an die Photosynthese kann die lichtgetriebene Wasserstoffbildung viele Male mit demselben Molekül erfolgen, was das System deutlich langlebiger macht.

In der neuen, zweiten Förderphase sollen die Solarenergiewandler nachhaltiger gestaltet werden: Derzeit finden sich noch seltene Materialien wie Ruthenium, Platin oder Rhodium in den Katalysatoren oder Photozentren. Diese ökologisch bedenklichen Komponenten sollen durch leichter verfügbare Alternativen ersetzt werden. Anorgani­sche Farbstoffe, wie sie in Jena erforscht werden, könnten das Problem lösen. Ihre Instabilität lässt sich womöglich durch die im SFB entwickelten Reparaturmecha­nismen in den Griff bekommen. „Außerdem werden wir in der zweiten Förderphase die Materialverknüpfung in den Solarenergiewandlern optimieren. Ziel ist ein lichtgetriebener Prozess mit gekoppelter Oxidation und Reduktion. Dazu kommt die Weiterentwicklung physikochemischer Analysemethoden“, erklärt Prof. Dr. Benjamin Dietzek-Ivanšić von der Universität Jena, der in der neuen Förderphase als Sprecher des SFB/TRR fungieren wird.

Neben den federführenden Universitäten Jena und Ulm wirken die Universität Wien sowie das Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz und das Leibniz-Institut für Photonische Technologien e.V. am Sonderforschungsbereich mit. In Zukunft werden das Ulmer Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) sowie Forschende der Universitäten Gießen und Mainz und sogenannte Mercator Fellows den Forschungsverbund verstärken.