Zweiter Förderabschnitt im Schwerpunktprogramm "Poröse metallorganische Gerüstverbindungen - MOF" (SPP 1362)

(PresseBox) (Bonn, ) Das Schwerpunktprogramm beschäftigt sich mit der Herstellung, den physikalischen Eigenschaften und der gezielten Integration von Funktionen in Metal-Organic Frameworks (MOFs), die als eine neue Klasse poröser Materialien in Bezug auf ihr Speichervermögen signifikant über etablierte Materialien (Aktivkohle, Zeolithe) hinausgehen. Sie sind durch einen modularen Aufbau gekennzeichnet, der eine rationale Konstruktion maßgeschneiderter Porensysteme ermöglicht. Durch Auswahl geeigneter Bausteine sollen spezifische Wechselwirkungen zwischen Molekülen und dem Netzwerk integriert werden, um die Speicherung, sensorische Erfassung, stoffliche Umsetzung oder Trennung von molekularen Stoffen in MOFs zu ermöglichen. Auf diese Weise sollen neue Materialien für die Energiespeicherung hergestellt werden (zum Beispiel für Wasserstoff oder Methan). Für die Sensorik stehen Materialien im Vordergrund, welche eine Änderung der physikalischen Eigenschaften für die Detektion von Molekülen nutzen. Bei der stofflichen Umsetzung durch Katalyse sind solche Materialien von Bedeutung, die spezifische, katalytisch aktive Stellen im Gerüst beziehungsweise in den Poren bieten. Chromatografische Trennprozesse oder Druckwechseladsorption basierend auf Packungen, Membranen oder dünnen MOF-Schichten profitieren von der einstellbaren Porengröße des Netzwerks sowie der gezielten Funktionalisierung der Poren und der daraus resultierenden Selektivität. In allen diesen Fällen stehen das grundlegende Verständnis der Wechselwirkungen zwischen dem Gerüst und den adsorbierten oder reagierenden Molekülen und die sich daraus ergebende Funktion im Vordergrund. Dabei gilt es, bevorzugte Adsorptionsplätze im porösen Gerüst sowie die Dynamik von Molekülen innerhalb des Porensystems experimentell zu ermitteln. Hierzu ist auch eine modellhafte Beschreibung durch moderne theoretische Methoden unerlässlich.

Um die Vernetzung zwischen Chemikern, Materialwissenschaftlern, Physikern und Ingenieuren zu gewährleisten, werden grundsätzlich nur solche Projekte gefördert, die durch Zusammenarbeit von zwei bis drei Antragstellern Verbundcharakter mit Synergiepotenzial über die folgenden Kompetenzbereiche aufweisen:

Synthese, Struktur und Reaktivität von MOFs
Physikalische Charakterisierung von molekularen Wechselwirkungen und Dynamik
Theoretische Beschreibung, Simulation und Modelle
Systeme und Funktionen

Bedingung für eine Förderung im Rahmen des Schwerpunktprogramms ist, dass im Konsortium einschlägige Vorarbeiten auf dem Gebiet der MOFs existieren.

Nicht gefördert wird die Erforschung von Zeolithen, Aluminophosphaten oder mesoporösen Oxiden beziehungsweise Organosilica-Materialien (PMO). Es ist auch nicht das Ziel, Parameter physikalisch-chemischer Charakterisierung bekannter MOFs zu akkumulieren oder empirisch nach einer Vielzahl neuer MOF-Materialien zu suchen. Vielmehr sollen die modularen Konstruktionsprinzipien der MOFs rational genutzt werden, um poröse metallorganische Netzwerke gezielt herzustellen, deren Funktion durch die konstituierenden Bausteine definiert ist. Dabei soll die Funktion aus zumindest qualitativ, im Idealfall quantitativ bestimmbaren Interaktionen eines Moleküls mit der porösen metallorganischen Gerüstverbindung resultieren. Um die Vorteile von MOFs gegenüber etablierten porösen Materialien zu demonstrieren, soll aus den Kompetenzen der Konsortien eine klare Strategie zur Evaluierung MOF-spezifischer Funktionen erkennbar sein.

Bei der Analyse von Sorption, Diffusion und Reaktion von Gästen in MOFs müssen strukturelle Änderungen des zu adsorbierenden Moleküls und dynamische Prozesse im Netzwerk gleichermaßen erfasst werden. Durch theoretische quantenchemische Berechnungen und MD-Methoden sollen energetische Zustände der Moleküle im Netzwerk bestimmt und deren Dynamik simuliert werden, um die Interpretation der analytischen Methoden zu ermöglichen und Funktionen vorherzusagen. Eine wichtige Rolle kommt der Anwendung und Entwicklung von spektroskopischen und Beugungsmethoden zur "in situ"-Analyse zu und der damit möglichen Charakterisierung dynamischer Strukturänderungen und Wechselwirkungen. Auf diese Weise sollen Bildungsmechanismen der MOFs, molekulare Bindungsstellen und katalytische Mechanismen in den Netzwerken aufgeklärt werden. Durch Funktionsprüfung wird innerhalb des Schwerpunkts das Potenzial poröser metallorganischer Netzwerke für die Speicherung, Erkennung, Trennung oder katalytische Umwandlung von Molekülen erforscht.

Die Arbeiten der ersten dreijährigen Förderperiode laufen seit August 2008. Das SPP ist für eine Gesamtlaufzeit von sechs Jahren vorgesehen.

Anträge in englischer Sprache für die zweite dreijährige Förderperiode sind in dreifacher Ausfertigung (Anlagen zweifach) bis zum 1. Februar 2011 unter dem Stichwort "MOF (SPP 1362)" bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft, Kennedyallee 40, 53175 Bonn, z. H. Dr. Daniel Pursche, einzureichen. Bitte beachten Sie beim Aufbau des Antrages das DFG-Merkblatt 1.02e "Research Grants - Guidelines and Proposal Preparation Instructions".

Wir möchten Sie auf die seit dem 1. Juli 2010 gültigen Neuregelungen für Publikationsverzeichnisse in Anträgen, Antragsskizzen und Abschlussberichten hinweisen sowie auf das aktuelle Merkblatt für Anträge auf Sachbeihilfen mit Leitfaden für die Antragstellung, das die Anforderungen zum inhaltlichen und formalen Aufbau des Antrags regelt. Bitte beachten Sie insbesondere die Änderungen zur Beantragung des Personals. Ihr Antrag kann nur bearbeitet werden, wenn er mit den neuen Regelungen übereinstimmt.

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