Catalisi, nel corso della quale una sostanza accelera una reazione chimica, ma rimane invariato, è di importanza centrale per molti processi industriali. Per sviluppare catalizzatori efficienti ottimizzati per varie applicazioni, I ricercatori di diverse discipline che lavorano nel Centro di Ricerca Collaborativo "Strutturazione Molecolare della Materia Molle" (CRC 1176) del KIT si sono ispirati a modelli biologici. I chimici hanno combinato la strutturazione di enzimi naturali con la progettazione di macromolecole sintetiche.

Come riportato dagli scienziati nel Giornale della Società Chimica Americana , il loro lavoro si ispira alla struttura dei metallo-enzimi, proteine ​​cataliticamente attive contenenti un metallo. Inseriscono specificamente ioni metallici in una struttura polimerica su misura. I risultati sono nanoparticelle a catena singola cataliticamente attive. "Nei primi studi, questi nuovi nanoreattori multifunzionali hanno raggiunto risultati molto promettenti sia per quanto riguarda le caratteristiche del catalizzatore che per la formazione del prodotto, "dice il professor Christopher Barner-Kowollik, Capo del gruppo di architetture macromolecolari dell'Istituto di tecnologia chimica e chimica dei polimeri (ITCP), e il professor Peter Roesky, Responsabile della cattedra per i materiali funzionali inorganici dell'Istituto di chimica inorganica (AOC) di KIT.

Le nanoparticelle a catena singola cataliticamente attive sono state sviluppate dal centro di ricerca collaborativo coordinato dal KIT "Molecular Structuring of Soft Matter" (CRC 1176) finanziato dalla German Research Foundation (DFG) in stretta collaborazione con la Queensland University of Technology (QUT) in Brisbane/Australia. All'interno di questo centro di ricerca collaborativo, gli scienziati stanno lavorando su aspetti teorici, analitico, e processi sintetici per regolare in modo specifico la lunghezza della catena o la sequenza degli elementi costitutivi di grandi molecole, ad esempio. L'obiettivo è la strutturazione controllata della materia soffice a livello molecolare in tre dimensioni al fine di ottenere macromolecole progettate con precisione per funzioni definite.

Password chimiche e tessuti molecolari

All'interno di CRC 1176, I ricercatori del KIT hanno anche trovato un modo per proteggere in modo affidabile le informazioni sensibili trasmesse digitalmente. Hanno combinato conoscenze informatiche e chimiche, cioè un processo di crittografia comune e una password chimica. Rappresenta un composto chimico con una certa sequenza di elementi costitutivi e catene laterali attaccate. Lettere e numeri sono assegnati ai componenti chimici.

Un altro punto forte di CRC 1176 sono i tessuti bidimensionali realizzati con fili polimerici monomolecolari. Per produrre questi tessuti di un singolo strato molecolare di spessore, i ricercatori hanno utilizzato strutture metallo-organiche montate in superficie, chiamati SURMOF, come "telai". I fili polimerici sono tenuti insieme dalle forze chimiche risultanti dal modello di tessitura, in modo tale che i tessuti molecolari siano flessibili come i tessuti convenzionali.