CD-Labor für Mikrowellenchemie

Das zentrale Forschungsinteresse liegt in der Mikrowellenenergie. Im Speziellen wird der Einsatz von Mikrowellen bei der Durchführung chemischer Reaktionen und darauf aufbauend die industriellen Erweiterung der Anwendungsgebiete untersucht.

Mikrowellenenergie wird in der Chemie in verschiedensten chemischen Prozessen eingesetzt, z. B. bei der Erhitzung des Reaktionsansatzes in der organischen Synthese. Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden – bei denen eine äußere thermische Beheizung wirkt – nehmen dabei die chemischen Substanzen die thermische Energie selbst auf. Der Energieeintrag der elektromagnetischen Strahlung erfolgt so wesentlich schneller und effizienter. Durch das rasche Aufheizen auf teilweise sehr hohe Reaktionstemperaturen kann eine große Anzahl an chemischen Prozessen stark beschleunigt werden. Trotz dieser Vorteile sind die molekularen und chemisch-physikalischen Grundlagen dieser Technologie noch nicht ausreichend erforscht.

Im Rahmen der Forschungsarbeiten werden die Einflüsse der Mikrowellenbestrahlung auf verschiedene chemische Prozesse im Detail untersucht. Mit den Erkenntnissen daraus über sogenannte athermale bzw. spezifische Mikrowelleneffekte werden die wissenschaftlichen Grundlagen für eine Weiterentwicklung dieser Technologie geschaffen und neue Anwendungsgebiete erschlossen: Dazu zählen die Materialwissenschaften, wie die Nanotechnologie, oder etwa die Biowissenschaften. Von Interesse ist hier die Mikrowellenenergie im Rahmen der Peptidsynthese oder der Proteomanalyse, also der Analyse der Gesamtheit aller Proteine, die unter bestimmten Gegebenheiten in einer Zelle oder einem Lebewesen zu finden sind.

Insbesondere dienen die Untersuchungen der Ausweitung der Methode für industrielle Prozesse. Dies ist besonders herausfordernd, da hier meist sehr große Mengen an Reaktionsgut herangezogen werden müssen, die mit herkömmlichen Mikrowellenreaktoren nicht erhitzt werden können. Um die bisher auf den Labormaßstab begrenzte Technologie auch im Produktionsmaßstab einsetzen zu können, wird ein gänzlich neuer Mikrowellenreaktor entwickelt. Dabei wird für solche industriellen Zwecke auch die Möglichkeit eines Einsatzes von Durchflussreaktoren umfassend untersucht werden. Hier werden Substanzen erhitzt, während und indem sie durch einen Reaktor fließen.

Nicht zuletzt konzentriert sich die Forschungsarbeit auf sogenannte spezielle Mikrowelleneffekte. Erforscht wird, ob im Rahmen von chemischen Reaktionen solche Effekte begleitend auftreten. Die Untersuchungen werden erstmals klären, ob im Mikrowellenfeld auch nicht thermische Mikrowelleneffekte vorhanden sind.