(*Dieser Text wurde 1997 von den Mitgliedern Instituts als Beitrag zur
Fakultätsbroschüre erstellt.)
Die Komplexität der Materie
Forschungsprofil
Die physikalische Chemie fragt nach den Eigenschaften der Materie und deren Veränderung
als Funktion äußerer Parameter, wie Druck, Temperatur und Zeit. In der modernen
physikalischen Chemie wird besonders Wert gelegt auf den Zusammenhang zwischen den
Eigenschaften der einzelnen Bausteine (Moleküle, Ionen, Polymere etc.) und den
Eigenschaften der daraus aufgebauten Materie. Dabei geht der Trend zur Untersuchung
immer komplexerer Systeme, bei denen die makroskopischen Eigenschaften des Systems
durch das detaillierte Zusammenspiel einer Reihe von Komponenten bestimmt werden. Viele
der verwendeten Apparaturen werden im Institut selbst entwickelt und gebaut, eine für die
physikalische Chemie typische Arbeitsweise.
Forschungsschwerpunkte
Die Untersuchung komplexer Fluide ist ein Schwerpunkt innerhalb des Instituts. Das
besondere Interesse gilt dabei, neben der Strukturaufklärung, der thermodynamischen
Beschreibung dieser Systeme durch Skalenansätze, d.h. unter Abstraktion von molekularen
Eigenschaften. Besondere Aufmerksamkeit wird auf anwendungstechnische,
materialwissenschaftliche und umweltrelevante Aspekte gelegt.
Die theoretische Berechnung der makroskopischen Eigenschaften gasförmiger, flüssiger oder
überkritischer Reinstoffe und Gemische, ausgehend von molekularen Eigenschaften, ist ein
weiteres Thema. Eine zentrale Frage ist dabei die Erarbeitung von Zustandsgleichungen und
Mischungstheorien mit Hilfe statistisch - thermodynamischer Methoden sowie durch Einsatz
von Computersimulation.
Ein anderer Aspekt des Zusammenhangs von Struktur und Eigenschaften organischer und
vorzugsweise polymerer Materialien wird in einer Arbeitsgruppe verfolgt, die sich vorwiegend
mit der Synthese und Charakterisierung neuer Materialien mit interessanten chemischen und
physikalischen Eigenschaften beschäftigt. Von besonderem Interesse sind ultradünne
organische und polymere Schichten mit funktionellen Eigenschaften und Schichten, die sich
als Membranen für die Stofftrennung eignen.
Eine andere Arbeitsgruppe befaßt sich mit der Untersuchung der Kinetik und Thermodynamik
von Strukturänderungen und Ligandenbindung bei Biopolymeren, bei kolloidalen
Tensidsystemen und der Wechselwirkung von Proteinen und Tensiden. Eingesetzt werden
vor allem chemische Relaxationsmethoden. Ziel der Untersuchungen ist die Aufklärung der
Elementarschritte in komplexen Reaktionssystemen.
Ein weiterer Schwerpunkt ist die experimentelle und theoretische Untersuchung mittelgroßer,
meist ungesättigter Moleküle. Ziel ist die Aufklärung der strukturellen Eigenschaften und des
dynamischen Verhaltens dieser Moleküle in Grund- und in niedrig liegenden elektronisch
angeregten Zuständen. Neben verschiedenen spektroskopischen Methoden werden
umfangreiche Berechnungen mit quantenchemischen Verfahren durchgeführt.
Dem Institut angegliedert ist die Bayer Stiftungsprofessur für Technische Chemie. Die
Forschungen dieser Arbeitsgruppe werden in direkter Zusammenarbeit mit der Bayer AG
durchgeführt. Zentrale Anliegen sind die verbesserte Führung chemischer Prozesse sowie die
Erarbeitung neuer Methoden der Reaktionstechnik.
Verknüpfungen
Zu einzelnen Themen gibt es Kooperationen mit anderen Einrichtungen der Chemie sowie mit
praktisch allen Teilbereichen unserer Fakultät. Zwei Arbeitsgruppen beteiligen sich am
Graduiertenkolleg "Scientific Computing". Eine Reihe von Projekten sind in internationale
Kooperationen eingebunden. Bei den mehr anwendungsorientierten Themen bestehen zum
Teil enge Kooperationen mit der Industrie.
Perspektiven
Die wesentliche Perspektive ist bereits in dem vorangestellten Motto enthalten: die
Komplexität der Materie immer besser zu verstehen und dadurch auch nutzbar zu machen.
Neue Anwendungen setzen in vielen Fällen voraus, daß man erst einmal versteht, worauf das
Auftreten einer bestimmten Eigenschaft zurückzuführen ist.