Reaktionen im Licht

Vergrößern

Katalysatoren spielen eine Schlüsselrolle in vielen industriellen Prozessen. Mehr als 85 Prozent der Energie, die wir täglich in Mobiltelefonen, Waschmaschinen und Autos verbrauchen, sind in Prozessen erzeugt worden, an denen ein Katalysator beteiligt war. Die Katalyse mache aber nicht nur unser Leben leichter, sagt Emiliano Cortés, Professor für Experimentalphysik an der LMU. „Ohne Katalyse wäre das Leben, wir es kennen, gar nicht möglich.“ Grundlegende Reaktionen, die ständig in unseren Zellen stattfinden, nutzen Enzyme zur Katalyse; ohne sie wären Temperaturen von mehr als 1000 Grad Celsius notwendig, um die Umsetzungen zu erzwingen. So ist es für ihn nur folgerichtig, sich auch am Nano-Institut mit dem Thema zu beschäftigen. „An der Schnittstelle zwischen Chemie und Physik erforschen wir neue Wege und Materialien, um chemische Reaktionen mit Licht auszulösen und zu kontrollieren“, so Cortés. „Plasmonische Chemie“ nennt der Physiker den Ansatz.

Der Bedarf ist groß, denn derzeit gibt es zahlreiche industrielle Prozesse, die sehr viel Energie verbrauchen, um chemische Reaktionen mit Hilfe eines Katalysators in Gang zu bringen. Dabei ist es häufig schwierig, die Bildung chemischer Produkte exakt nach Wunsch zu steuern. Cortés will hier „neue Wege finden, um weniger Energie zu verbrauchen – und hoffentlich sogar Solarlicht nutzen, um chemische Reaktionen mit Katalysatoren effizient zu verbessern“.

Von der Europäischen Forschungsrat (ERC) erhielt er jüngst einen Starting Grant in Höhe von 1,5 Mio. Euro. So kann er am Lehrstuhl von Professor Stefan Maier als Tenure-Track-Professor seine eigene Forschergruppe aufbauen. „Wir sind derzeit schon sieben Wissenschaftler und wachsen weiter“, so Cortés. Man wolle nun neue Untersuchungsmethoden entwickeln, um durch Licht ausgelöste chemische Reaktionen besser zu verstehen. Hierbei müssen man Fähigkeiten verschiedener Bereiche wie Optik und Chemie bündeln. Im Detail geht es darum zu erforschen, wie genau Metallnanopartikel unter gezieltem Einfluss von Licht mit bestimmten Molekülen reagieren. „Diese Interaktion wollen wir optimieren.“ Das neue Gebäude biete hier viele Möglichkeiten, es sei sowohl hinsichtlich der Chemie wie der Optik erstklassig ausgestattet. „Die enge Kooperation mit den Teams am Lehrstuhl von Professor Jochen Feldmann werden diese Chancen sicher noch vergrößern. Es ist ein unglaublich gewinnbringender Ort für die Forschung“, sagt Cortés.