ERC Grant für die Energieforschung in Würzburg

11.04.2018

Der Würzburger Chemiker Frank Würthner hat einen mit 2,5 Millionen Euro dotierten Advanced Grant des Europäischen Forschungsrats erhalten. Mit dem Geld will er die Umwandlung von Sonnenenergie in Brennstoff vorantreiben.

Ein vielfach ausgezeichneter Wissenschaftler: Professor Frank Würthner, Inhaber des Lehrstuhls für Chemie II. (Foto: Ingo Peters) (Bild: Universität Würzburg)

„Supramolecular Architectures for Ruthenium Water Oxidation Catalysis“: So lautet der Titel des neuen Forschungsprojekts von Professor Frank Würthner. Dafür hat ihm jetzt der Europäische Forschungsrat (European Research Council, ERC) einen Advanced Grant bewilligt – und damit verbunden 2,5 Millionen Euro.

Würthner hat an der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) den Lehrstuhl für Organische Chemie II inne und leitet das 2010 gegründete Center for Nanosystems Chemistry (CNC). Er ist einer der Begründer des Gebiets der supramolekularen Materialchemie und entwickelt supramolekulare Polymere sowie Nanomaterialien auf Basis von Funktionsfarbstoffen für Anwendungen in der organischen Elektronik und Photovoltaik.

Forschung an der künstlichen Photosynthese

Nach erfolgreichen Arbeiten zur Umwandlung von Sonnenlicht in Strom beschäftigt sich Würthner seit 2012 auch mit Farbstoff-basierten Materialien, die mit Hilfe von Sonnenlicht Brennstoffe wie beispielsweise Wasserstoff erzeugen können. Auf diesem Gebiet ist auch das jetzt vom ERC bewilligte Projekt angesiedelt. „Der natürlichen Blaupause des Photosyntheseapparats folgend benötigt die Gewinnung von Brennstoffen nicht nur Lichtsammelsysteme, sondern auch Katalysatoren für die reduktive und oxidative Halbreaktion, um Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten“, erklärt Frank Würthner. Dabei gelte die Oxidation als Vierelektronenprozess als besonders schwierig, so der Chemiker.

Dieser Reaktion widmete sich Würthner seit 2012 im Rahmen des bayerischen Forschungsprogramms „Solar Technologies Go Hybrid“. Dafür wurde mit Mitteln des Freistaats Bayern im Zentrum für Nanosystemchemie das KeyLab „Supramolekulare Materialien für die solare Energiekonversion“ mit der für dieses Forschungsgebiet benötigten apparativen Ausstattung eingerichtet.

Erster Durchbruch erzielt

Einen ersten Durchbruch konnten die Chemiker im vorletzten Jahr vermelden: Mit drei in einer makrozyklischen Architektur interagierenden Ruthenium-Katalysatorzentren gelang es den Forschern den protonengekoppelten Elektronentransfer zu katalysieren. Das von ihnen entwickelte System arbeitet damit ähnlich wie das natürliche Photosystem, aber noch schneller als es die Natur vermag. In den Fachzeitschriften Nature Chemistry und Energy & Environmental Science haben Würthner und sein Team in 2016 und 2017 von ihrem Durchbruch berichtet.

Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse entstand der Antrag für einen ERC Advanced Grant. „Wir wollen nun die überraschend entdeckte, aber äußerst wirkungsvolle Interaktion räumlich naheliegender Rutheniumzentren in makrocyclischen supramolekularen Architekturen bis hin zu technisch einsetzbaren Materialien weiterentwickeln“, erklärt Würthner. Dazu sollen neben makrocyclischen Architekturen auch größere Polyeder, metallosupramolekulare Polymere wie auch poröse Festkörper synthetisiert und bezüglich ihrer katalytischen Effizienz optimiert werden.

Mit Licht Wasserstoff gewinnen

Als Fernziel wollen die Wissenschaftler die mit diesen Materialien realisierte oxidative Halbreaktion mit Farbstoffaggregat-Lichtsammelsystemen und Wasserstoff freisetzenden Reduktionskatalysatoren koppeln. „Im Gegensatz zur bereits gut etablierten Umwandlung von Sonnenenergie in Strom wäre damit auch die direkte Umwandlung in den chemischen Energieträger Wasserstoff realisiert, welcher ebenso als Rohstoff für die chemische Industrie als auch als Brennstoff von großem Nutzen wäre“, so Würthner.

Vielfach ausgezeichneter Wissenschaftler

Frank Würthner ist ein vielfach ausgezeichneter Wissenschaftler. Seit 2014 taucht er regelmäßig als „häufig zitierter Forscher“ in der Liste des US-amerikanischen Medienunternehmens Thomson Reuters auf. Diese Auszeichnung geht an Wissenschaftler, deren Arbeiten weltweit außergewöhnlich stark beachtet und zitiert werden.

Er erhielt in den vergangenen Jahren den Elsevier Lectureship Award der Japanese Photochemistry Association und wurde von der königlich-spanischen Chemie-Gesellschaft mit dem Elhuyar-Goldschmidt-Award ausgezeichnet. Erst vor wenigen Wochen nahm er in Taiwan den Ta-shue-Chou-Award entgegen, einen der renommiertesten Preise für organische Chemiker in Asien. Außerdem ist er Mitglied zweier bedeutender Akademien, der Bayerischen Akademie der Wissenschaften und der deutschen Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina.

ERC Grants

Mit seinen Advanced Grants zeichnet der Europäische Forschungsrat exzellente Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus, die sich mit herausragenden Leistungen in der Forschungscommunity etabliert haben. Das Preisgeld dient dazu, innovative Projekte voranzubringen.

Insgesamt 269 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben in der Ausschreibungsrunde 2017 einen der begehrten ERC Grants erhalten, wie der Forschungsrat jetzt bekannt gegeben hat. 2.167 Anträge waren dafür eingegangen – was einer Erfolgsquote von zwölf Prozent entspricht.

Insgesamt verteilen sich die Grants auf 20 Staaten. Die meisten Grants werden in dem Vereinigten Königreich (66), Deutschland (42), und Frankreich (34) durchgeführt.