Dr. Franziska Emmerling und Dr. Björn Meermann von der BAM bringen ihre Expertise im Sonderforschungsbereich Fluor-Spezifische Wechselwirkungen ein.
Quelle: BAM
Gemeinsam mit Partnern erforscht die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) Materialeigenschaften und neue Anwendungen von Fluor. Der Sonderforschungsbereich "Fluor-Spezifische Wechselwirkungen" nahm 2019, gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), seine Arbeit auf. Nun hat die DFG die Förderung für den Sonderforschungsbereich bis 2026 verlängert und damit die hohe Relevanz der Forschung unterstrichen.
Fluor ist in vielen Bereichen der Chemie, der Lebenswissenschaften aber auch in Industrie und Technik unersetzlich – ob in Zahnpasta zur Härtung des Zahnschmelzes, in modernen Handy- und Computerdisplays oder in Pharmazeutika zur Steigerung der Wirksamkeit und zur Reduktion von Nebenwirkungen. Das Besondere an Fluor: Es reagiert mit nahezu jedem Element oder Molekül und kann Materialen oder auch Wirkstoffe auf ganz unterschiedliche Art und Weise wesentlich beeinflussen. Diese mögliche Bandbreite macht die Fluorchemieforschung sehr komplex.
Hier setzt das Team des Sonderforschungsbereichs an: Promovierende und Postdocs der Freien Universität Berlin, der Humboldt Universität zu Berlin, der Technischen Universität Berlin, dem Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie und der BAM wollen die komplexen Interaktionen, die von Fluor in chemischen Systemen ausgehen können, grundlegend verstehen und steuern lernen. Die Gruppe umfasst aktuell mehr als 50 Wissenschaftler*innen in 20 interdisziplinären Arbeitsgruppen.
Franziska Emmerling, Materialchemie-Expertin an der BAM, forscht mit ihren Kolleg*innen an der mechanochemischen Synthese neuartiger fluorierter metallorganischer Gerüstverbindungen (Metal-organic frameworks, auch MOFs) und deren detaillierter Charakterisierung. Solche MOFs können z. B. in Brennstoffzellen oder auch bei der Elektrolyse eingesetzt werden. „MOFs bieten gegenüber anderen/bisherigen Verbindungen beispielsweise den Vorteil, dass ihre Struktur und Eigenschaften sehr spezifisch auf die jeweilige Anwendungsfragestellung eingestellt werden können. Im Zentrum steht die Strukturanalytik. Denn erst, wenn wir begreifen, wie etwas aufgebaut ist, können wir dessen Eigenschaften ableiten und damit neue Anwendungen erschließen“, so Emmerling.
Fluor hat jedoch auch Nachteile: Bei der Freisetzung fluorierter Verbindungen in die Umwelt können sich diese in der Natur anreichern und so zur Gefahr werden. Der Sonderforschungsbereich beschäftigt sich daher in einem Teilprojekt auch mit Aspekten der Umweltanalytik: Björn Meermann, Elementanalytik-Experte an der BAM forscht hier mit seinen Kollegen*innen an der Entwicklung neuartiger analytischer Verfahren zum sensitiven Nachweis von Fluor. „Wir kombinieren neu entwickelte Adsorbermaterialien mit hochauflösenden spektroskopischen Verfahren zur gezielten Aufnahme von Fluorverbindungen aus der Umwelt. Damit ermöglichen wir ein schnelles Screening von kritischen Fluorverbindungen in Umweltproben“, so Meermann.
Mit dem gezielt interdisziplinären Ansatz schafft es der Sonderforschungsbereich, die Expertise verschiedener Fachrichtungen zusammenzubringen, um die Funktionalitäten und sichere Anwendungsmöglichkeiten von Fluorverbindungen weiter zu erforschen.