Catálise, no decurso do qual uma substância acelera uma reação química, mas permanece inalterado, é de importância central para muitos processos industriais. Para desenvolver catalisadores eficientes otimizados para várias aplicações, pesquisadores de diferentes disciplinas que trabalham no Collaborative Research Center "Molecular Structuring of Soft Matter" (CRC 1176) do KIT foram inspirados por modelos biológicos. Os químicos combinaram a estruturação de enzimas naturais com o design de macromoléculas sintéticas.

Conforme relatado pelos cientistas do Jornal da American Chemical Society , seu trabalho é inspirado na estrutura das metaloenzimas, proteínas cataliticamente ativas contendo um metal. Eles inserem especificamente íons de metal em uma estrutura de polímero feita sob medida. Os resultados são nanopartículas de cadeia única cataliticamente ativas. "Nos primeiros estudos, esses novos nanorreatores multifuncionais alcançaram resultados muito promissores no que diz respeito às características do catalisador e à formação do produto, "diz o professor Christopher Barner-Kowollik, Chefe do Grupo de Arquiteturas Macromoleculares do Instituto de Tecnologia Química e Química de Polímeros (ITCP), e o professor Peter Roesky, Chefe da cadeira de materiais funcionais inorgânicos do Instituto de Química Inorgânica (AOC) do KIT.

As nanopartículas de cadeia única cataliticamente ativas foram desenvolvidas pelo centro de pesquisa colaborativa coordenado pelo KIT "Estruturação Molecular de Matéria Macia" (CRC 1176), financiado pela Fundação Alemã de Pesquisa (DFG) em estreita cooperação com a Queensland University of Technology (QUT) em Brisbane, Austrália. Dentro deste centro de pesquisa colaborativa, os cientistas estão trabalhando em teóricos, analítico, e processos sintéticos para ajustar especificamente o comprimento da cadeia ou sequência dos blocos de construção de moléculas grandes, por exemplo. O objetivo é a estruturação controlada da matéria mole no nível molecular em três dimensões, a fim de obter macromoléculas projetadas com precisão para funções definidas.

Palavras-passe químicas e tecidos moleculares

Dentro do CRC 1176, Os pesquisadores do KIT também encontraram uma maneira de proteger com segurança as informações confidenciais transmitidas digitalmente. Eles combinaram ciência da computação e conhecimento de química, ou seja, um processo de criptografia comum e uma senha química. Ele representa um composto químico com uma certa sequência de blocos de construção e cadeias laterais anexadas. Letras e números são atribuídos aos componentes químicos.

Outro destaque do CRC 1176 são os tecidos bidimensionais feitos de fios de polímero monomolecular. Para produzir esses tecidos de uma única camada molecular de espessura, os pesquisadores usaram estruturas metálicas orgânicas montadas na superfície, chamados SURMOFs, como "teares". Os fios de polímero são mantidos juntos pelas forças químicas resultantes do padrão de tecelagem, de modo que os tecidos moleculares sejam tão flexíveis quanto os tecidos convencionais.