Dr. Joshua Philip Barham erforscht die organische Synthese
Dr. Joshua Philip Barham (Foto: © Barham)Der Europäische Forschungsrat (European Research Council, ERC) fördert das Forschungsprojekt „Hybrid Electrochemically-paired Light Irradiated Organic Synthesis“ (HELIOS) des Regensburger Chemikers Dr. Joshua Philip Barham mit einem ERC Starting Grant. Das Projekt wird über einen Zeitraum von fünf Jahren mit bis zu 1,5 Millionen Euro gefördert.„Der Gewinn des ERC Starting Grant ist ein Meilenstein in der Unterstützung der zukünftigen Forschung meiner Gruppe, aber auch ein persönlicher Schatz für einen britischen Forscher, der, weil er an die Werte der europäischen Forschung glaubt, die Chance ergriffen hat, seine unabhängige Forschungskarriere in einem EU-Mitgliedstaat zu beginnen“, sagt Dr. Barham und fragt zugleich mit Blick auf seine Forschung: „Wenn wir in unserer Energiebranche auf Solarenergie und erneuerbare elektrische Technologien umsteigen, wieso nutzen wir diese dann nicht auch für die Zukunft der organischen Synthese?“ Hier setzt er mit seiner Forschungsgruppe an der Universität Regensburg an: „Diese fünfjährige Förderung gibt meinem Team die Möglichkeit, die synthetische Photoelektrochemie als Werkzeug für die organische Synthese in Europa voranzutreiben, und zwar
1.) durch eine produktive Kopplung der Reaktionen,
2.) durch neuartige Katalysatordesigns und
3.) durch ein tieferes Verständnis der für den Erfolg notwendigen kritischen Wechselwirkungen zwischen Katalysatoren und Zielsubstraten.
Auf diese Weise wird HELIOS die Synthese pharmazeutischer Wirkstoffe rationalisieren, Biomasse-Rohstoffe nutzen und persistente Schadstoffe wiederverwerten“, fasst Dr. Barham die Forschungsziele zusammen.
Über das Projekt HELIOS
Links: Konzept von HELIOS. Rechts: Aufbau der synthetischen photoelektrochemischen Reaktionen. (Foto/Grafik: © Barham / Universität Regensburg)Schwerpunkt des Forschungsprojekts HELIOS ist die synthetische Photoelektrochemie, ein innovatives Forschungsfeld im Bereich der modernen organischen Synthese. Durch die Kombination elektrischer und photonischer Energien können Katalysatoren dabei bisher unzugängliche chemische Transformationen ermöglichen und dabei selbst unreaktive Ausgangsmaterialien zur Reaktion bringen. Dies ist besonders bedeutsam, da die Zukunft der organischen Synthese nicht auf erdölbasierten Kohlenwasserstoffen beruht, sondern auf Biomasse und dem Upcycling chemischer Abfälle, und damit unreaktiver Rohstoffe.
„Bis heute wird bei photoelektrochemischen Reaktionen immer nur eine Hälfte der elektrochemischen Zelle genutzt, die andere Halbzelle dient nur der Ermöglichung der eigentlich gewollten chemischen Transformation“, erklärt Dr. Barham. „Das lässt sich in etwa damit vergleichen, als würde man eine Batterie wegwerfen, nachdem man die Hälfte der Ladung verbraucht hat.“ Darüber hinaus sind die Interaktionen photoelektrochemisch aktivierter Katalysatoren mit Substratmolekülen meist nur wenig verstanden.
HELIOS will diese beiden Probleme lösen, indem Reaktionen auf beiden Seiten der photoelektrochemischen Zelle so kombiniert werden, dass billige, unreaktive chemische Ausgangsmaterialien in hochwertige, pharmazeutisch-relevante Verbindungen umgesetzt werden können. Durch die Entwicklung neuartiger und hochgradig modulierbarer Katalysatoren und deren Charakterisierung, wird HELIOS außerdem Aufschluss über jene Katalysator-Substrat-Wechselwirkungen geben, die bei der Gestaltung chemischer Reaktionen der Zukunft entscheidend sind.
„Bis heute wird bei photoelektrochemischen Reaktionen immer nur eine Hälfte der elektrochemischen Zelle genutzt, die andere Halbzelle dient nur der Ermöglichung der eigentlich gewollten chemischen Transformation“, erklärt Dr. Barham. „Das lässt sich in etwa damit vergleichen, als würde man eine Batterie wegwerfen, nachdem man die Hälfte der Ladung verbraucht hat.“ Darüber hinaus sind die Interaktionen photoelektrochemisch aktivierter Katalysatoren mit Substratmolekülen meist nur wenig verstanden.
HELIOS will diese beiden Probleme lösen, indem Reaktionen auf beiden Seiten der photoelektrochemischen Zelle so kombiniert werden, dass billige, unreaktive chemische Ausgangsmaterialien in hochwertige, pharmazeutisch-relevante Verbindungen umgesetzt werden können. Durch die Entwicklung neuartiger und hochgradig modulierbarer Katalysatoren und deren Charakterisierung, wird HELIOS außerdem Aufschluss über jene Katalysator-Substrat-Wechselwirkungen geben, die bei der Gestaltung chemischer Reaktionen der Zukunft entscheidend sind.
Über die ERC Starting Grants
Bei den ERC Starting Grants handelt es sich um eine renommierte Förderung für herausragende Forschungsprojekte in Höhe von bis zu 1,5 Millionen Euro. Sie wird jährlich an Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vergeben, die noch am Anfang ihrer Karriere stehen. Das Geld dient unter anderem zum Aufbau einer akademischen Arbeitsgruppe für das jeweils prämierte Forschungsprojekt. Von den insgesamt 408 diesjährigen Gewinnerprojekten aus den teilnahmeberechtigten Ländern werden 81 von Forscherinnen und Forschern in Deutschland betreut. Insgesamt 13 Projekte von Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern an bayerischen Universitäten erhalten die begehrten ERC Starting Grants 2022 des Europäischen Forschungsrats.
Bayerns Wissenschaftsminister Markus Blume gratuliert: „Große Wissenschaftskarrieren beginnen in Bayern: 13 ERC Starting Grants sind bundesweite Spitze! Unsere exzellenten Hochschulen bilden hochkarätige Talente aus, die zukunftsweisende Forschung leisten: Sei es im Bereich von Schnittstellen zur Umwandlung von Solarenergie, an Modellierungsansätzen für maschinelles Lernen oder als Beitrag zur Forschung im Kampf gegen Krebs. Herzlichen Glückwunsch an alle Ausgezeichneten und die erfolgreichen Universitäten!“
Bayerns Wissenschaftsminister Markus Blume gratuliert: „Große Wissenschaftskarrieren beginnen in Bayern: 13 ERC Starting Grants sind bundesweite Spitze! Unsere exzellenten Hochschulen bilden hochkarätige Talente aus, die zukunftsweisende Forschung leisten: Sei es im Bereich von Schnittstellen zur Umwandlung von Solarenergie, an Modellierungsansätzen für maschinelles Lernen oder als Beitrag zur Forschung im Kampf gegen Krebs. Herzlichen Glückwunsch an alle Ausgezeichneten und die erfolgreichen Universitäten!“
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Universitätsstraße 31
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