Untersuchungen zur Elektronendichte

Physikochemiker der Universität Jena ist Gründungsmitglied eines neuen DFG-Schwerpunktprogramms

Prof. Dr. Jürgen Popp von der Uni Jena ist Gründungsmitglied eines neuen Schwerpunktprogramms der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Thema des Forschungsprojekts, an dem rund 20 Gruppen aus ganz Deutschland, den USA und Russland beteiligt sind, ist die „Experimentelle Elektronendichte als Schlüssel zum Verständnis chemischer Wechselwirkungen“. Offizieller Beginn des Programms ist der 1. Mai.

Die Verteilung der Elektronen in einem Molekül bestimmt, welche Reaktionen ein Stoff eingehen kann und welche nicht. Um beispielsweise Synthesen im Labor sinnvoll planen und zielgerichtet vornehmen zu können, benötigen Chemiker Informationen darüber, wo sich die Elektronen in einem Molekül befinden und wie beweglich sie sind. Auf der Basis dieser Informationen können sie geeignete Stoffe als Reaktionspartner auswählen und den Verlauf der Synthese vorhersagen.

Popp, Direktor des Institutes für Physikalische Chemie der Friedrich-Schiller-Universität, wird seine Arbeiten dabei auf die Untersuchung gelöster Moleküle konzentrieren und verwendet dafür die Raman-Spektroskopie. Bei dieser speziellen Form der Schwingungsspektroskopie wird ein Laser über das Molekül geführt. Die Wechselwirkung zwischen dem Laserlicht und dem Molekül führen dazu, dass die Elektronen oszillieren. Je stärker beweglich die Elektronen sind, desto stärker ist das Raman-Signal. Die Spektroskopie liefert damit indirekt Aussagen darüber, an welcher Stelle im Molekül sich besonders viele Elektronen befinden und ob sie sich bewegen lassen.

„Die Untersuchungen zur Elektronendichte sind heute noch reine Grundlagenforschung“, erläutert Prof. Popp. „Sie werden jedoch mittelfristig die Laborarbeit des Chemikers erheblich erleichtern und langfristig auch für die Lebenswissenschaften Biologie und Medizin wertvolle Ergebnisse liefern.“ Außerdem eröffne die Kenntnis der Elektronendichteverteilung in Materialien dem Design neuer Werkstoffe mit klar definierten Eigenschaften neue Möglichkeiten, so der Jenaer Physikochemiker

Das Schwerpunktprogramm ist insgesamt auf sechs Jahre angelegt. Für die nächsten zwei Jahre stehen Popps Arbeitsgruppe rund 65.000 Euro an Personal- und Sachmitteln zu Verfügung.