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Wissenschaft im winzigen Maßstab mit großer Zukunft

Am Zentrum für Supramolekulare Interaktionen werden Wechselwirkungen zwischen Molekülen erforscht

29.07.2011

Am Zentrum für Supramolekulare Interaktionen arbeiten Wissenschaftler mit Molekülen im Nanomaßstab.
Am Zentrum für Supramolekulare Interaktionen arbeiten Wissenschaftler mit Molekülen im Nanomaßstab. Bildquelle: David Ausserhofer

Moleküle sind keine Einzelgänger. Ähnlich wie Menschen leben sie in der Regel in Gemeinschaften mit vielfältigen Beziehungen untereinander, die für den Zusammenhalt sorgen. Supramoleküle nennen die Chemiker solche „Molekül-Gesellschaften“. Und getreu dem Prinzip „gemeinsam können wir mehr“ haben auch Supramoleküle andere Eigenschaften als jedes einzelne ihrer Mitglieder-Moleküle. Am Zentrum für Supramolekulare Interaktionen (CSI) der Freien Universität arbeiten Wissenschaftler daran, die Wechselwirkungen zwischen den Molekülen zu erforschen, um Supramoleküle mit neuen Fähigkeiten zu entwickeln – maßgeschneidert für den Einsatz in der Medizin, der Computertechnik oder der Industrie.

„Im Mittelpunkt unserer Forschung stehen der Aufbau supramolekularer Strukturen und die Untersuchung ihrer Eigenschaften“, umschreibt Allison Berger, die wissenschaftliche Koordinatorin des Zentrums, die Arbeit am CSI. Die Suche nach den molekularen Systemen der Zukunft ist eine echte Gemeinschaftsaufgabe.

Fast 40 Wissenschaftler aus verschiedenen Berliner Instituten arbeiten unter dem Dach des Zentrums an 15 Projekten. Sie kommen aus der Freien Universität, der Humboldt-Universität, der Max-Planck-Gesellschaft, der Helmholtz-Gemeinschaft, dem Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin und dem Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik.

Interdisziplinäre Arbeit

Es sind Chemiker, Physiker, Biologen und Mathematiker. „Wir arbeiten sehr interdisziplinär“, sagt Berger. „So erstellen die Mathematiker beispielsweise Modelle, die zeigen, wie Moleküle mit anderen Molekülen interagieren. Und Chemiker synthetisieren die Bausteine, aus denen neue supramolekulare Systeme geschaffen werden können. Da diese sehr komplexe Eigenschaften besitzen, erarbeiten Physiker neue analytische Methoden für deren Charakterisierung.“

Denn die Forscher wollen nicht nur verstehen, was die Supramoleküle im Inneren zusammenhält, sie wollen auch Moleküle mit gezielten Funktionen designen, die eine Palette von Einsatzmöglichkeiten eröffnen könnten: Beispielsweise als Schalter und Leiterbahnen für leistungsstarke Mikro-Computer der Zukunft, als molekulare „Solarzellen“ zur Energiegewinnung, mit denen sich Hausdächer oder Fahrzeuge beschichten ließen oder als Sensoren, die Giftstoffe in der Luft aufspüren und ein Lichtsignal als Warnung abgeben. 

Wissenschaft im winzigen Maßstab

Das CSI ist im Juli 2009 gegründet worden und wird von Beate Koksch, Professorin für Organische Chemie, gemeinsam mit ihrem Fachkollegen Professor Christoph Schalley und dem Physikprofessor Karsten Heyne geleitet. Gefördert wird das Zentrum mit bisher mehr als 500.000 Euro vom Center for Cluster Development (CCD) der Freien Universität, das die langfristige Forschungsentwicklung der Universität koordiniert.

Das Geld stammt aus Mitteln der Exzellenzinitiative des Bundes und der Länder, aus der die Freie Universität Berlin 2007 als eine von bundesweit neun Exzellenz-Universitäten hervorgegangen ist. Es wird für Doktoranden und Post-Doktoranden verwendet sowie für Sachmittel wie Chemikalien und Geräte.

Mit seiner Arbeit ist das CSI Teil der Focus Area Nanoscale der Freien Universität, einem interdisziplinären Forschungsverbund, in dem Wissenschaftler die Eigenschaften von Materialien in Größenordnungen von einem Millionstel Millimeter erforschen.

Und weil die Wissenschaft im winzigen Maßstab eine große Zukunft hat, möchten die Wissenschaftler auch dauerhaft ein Ausbildungsprogramm für Doktoranden am CSI etablieren. „Auf diese Weise“, sagt Koordinatorin Berger, „wollen wir den Studenten und Promovenden einen umfassenden Blick für Fragestellungen bieten, die für die Erforschung und Anwendung supramolekularer Wechselwirkungen notwendig sind“.