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Zur Forschungstätigkeit an der Fakultät

Berichte der Institute und Einrichtungen

Forschungstätigkeit an den Fakultäten

Graduiertenkollegs

Graduiertenkolleg: „Physikalische Chemie der Grenzflächen"
Sprecher: Prof. Dr. R. Szargan (Wilhelm-Ostwald-Institut für Physikalische und Theoretische Chemie)

Das Ziel des Kollegs besteht darin, ein interdisziplinär angelegtes Qualifizierungsvorhaben zu verwirklichen, welches eine größere Zahl von Doktoranden auf der Grundlage eines komplexen Forschungsprogramms und einer dazu inhaltlich abgestimmten Graduiertenausbildung über drei Förderzeiträume zu je 3 Jahren hinweg zur Promotion führt.

Das Forschungsprogramm enthält die Bearbeitungsschwerpunkte „Grenzflächen poröser Festkörper", „Halbleitergrenzflächen" und „Fluidgrenzflächen". Es bringt ein repräsentatives Arsenal an instrumentellen und theoretischen Methoden zum Einsatz und ist einer Vielfalt physikalischer Phänomene und chemischer Wandlungen an Grenzflächen aller möglichen Phasenkombinationen gewidmet.

Für die Doktoranden wird eine über drei Semester laufende Weiterbildung zu den Themenbereichen „Theoretische Grundlagen der Beschreibung von Grenzflächen", „Experimentelle Methoden für die Charakterisierung von Grenzflächen" und „Technische und analytische Anwendungen von Grenzflächenphänomenen" sowie eine Serie von Kolloquienveranstaltungen mit profilierten Gastwissenschaftlern gestaltet.

Beteiligte Einrichtungen: Aus der Fakultät für Chemie und Mineralogie die Institute für Physikalische und Theoretische Chemie, für Technische Chemie, für Analytische Chemie und für Organische Chemie sowie die Interdisziplinäre Arbeitsgruppe „Zeitaufgelöste Spektroskopie"; aus der Fakultät für Physik und Geowissenschaften das Institut für Experimentelle Physik I; das Institut für Nichtklassische Chemie an der Universität Leipzig.

Eingebundener Personenkreis: 18 antragstellende Hochschullehrer, 11 assoziierte Hochschullehrer, 6 Postdoktoranden (4 Stipendiaten, 2 assoziierte Postdoktoranden), 26 Doktoranden (darunter 19 Stipendiaten und 7 assoziierte, von anderen Förderprojekten gestützte Kollegiaten). 2000 konnten 10 Promotionsverfahren termingemäß und mit Erfolg abgeschlossen werden.

Die bearbeiteten Teilprojekte im dritten Bewilligungszeitraum vom 01.10.1999 bis 30.09.2002 sind unter dem Gliederungspunkt "Graduiertenkollegs" aufgeführt.

Die Förderung erfolgt durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (65%) und den Freistaat Sachsen (35%).

Graduiertenkolleg: „Mechanistische und Anwendungsaspekte nichtkonventioneller Oxidationsreaktionen"
Sprecherin: Prof. Dr. E. Hey-Hawkins (Institut für Anorganische Chemie)

Nichtkonventionelle Aspekte einer zentralen chemischen Reaktion, der Oxidation, werden in einem fach- und disziplinenübergreifenden Forschungsverbund bearbeitet und bilden das Rückgrat einer modernen und stimulierenden Doktorandenausbildung.

Zentrale Punkte des Forschungsprogramms sind die Entwicklung neuer Oxidationsmittel (heterometallische Zweikernkomplexe, Benzenseleninpersäure, Bisazido-iodosobenzen, 3-Hydro-peroxysultime und -sultame, elektrophile Aminierung mit einem homochiralen Nitrenoid, O-Sulfonyl-oxim und einer Chlornitrosoverbindung), ihre Anwendung in Synthesen, enzymatischen Oxidationsreaktionen (Cytochrom P450-unabhängige und abhängige Monooxygenasen), einschließlich der Charakterisierung und Strukturbestimmung der Enzyme sowie die Untersuchung reaktiver Sauerstoffspezies in Lebewesen und bei entzündlichen Prozessen.

Das Graduiertenkolleg bietet den Stipendiaten und Kollegiaten ein forschungsbezogenes Ausbildungsprogramm an, das die Kernfächer der Chemie (Anorganische Chemie, Organische Chemie, Physikalische Chemie), die Pharmazeutische Chemie, die Biochemie (einschließlich Molekularbiologie), die Biophysik und die Umweltchemie umfaßt. So wird den Stipendiaten und Kollegiaten, über die Fragestellung der eigenen Doktorarbeit hinaus, die Möglichkeit geboten, sich fachübergreifend und interdisziplinär weiterzubilden. Das Ausbildungsprogramm umfaßt Vorlesungen, Kolloquien mit profilierten Gastwissenschaftlern, ein Seminarprogramm und Methodenpraktika in den Labors der beteiligten Arbeitsgruppen.

Am Graduiertenkolleg sind 13 Hochschullehrer, Dozenten und Habilitanden, 1 assoziierter Hochschullehrer, 10 Stipendiaten, 1 Postdoktorand und 9 Kollegiaten aus der Fakultät für Biowissenschaften, Pharmazie und Psychologie, der Fakultät für Chemie und Mineralogie, der Medizinischen Fakultät sowie der Interdisziplinären Arbeitsgruppe „Zeitaufgelöste Spektroskopie" und des Institutes für Nichtklassische Chemie beteiligt.

Die bearbeiteten Teilprojekte in der zweiten Förderperiode vom 01.10.2000 bis 30.09.2003 sind unter dem Gliederungspunkt "Graduiertenkollegs" aufgeführt.

Sonderforschungsbereich

SFB 294: „Moleküle in Wechselwirkung mit Grenzflächen"
Sprecher: Prof. Dr. D. Michel (Fakultät für Physik und Geowissenschaften, Institut für Experimentelle Physik II)

Teilprojekt G1:
Untersuchungen von Elementarschritten der heterogenen Katalyse – Aufklärung des Reaktionsmechanismus der n-Buten-Isomerisierung an Ferrierit und ähnlichen Zeolithen
Leiter: Prof. Dr. H. Papp (Institut für Technische Chemie)

Der Mechanismus der Isomerisierung von n-Buten zu i-Buten an Zeolithen wird widersprüchlich diskutiert. Ergebnisse zeigen, daß an Ferrierit hauptsächlich ein monomolekularer Mechanismus abläuft, während an ZSM-5-Zeolithen je nach Temperatur und/oder Säurezentrenzahl ein bimolekularer bzw. monomolekularer Mechanismus vorherrscht.

Bewilligungszeitraum: 01.01.2000 – 31.12.2002

Innovationskollegs

Innovationskolleg „Chemisches Signal und biologische Antwort"
Sprecher: Prof. Dr. P. Welzel (Institut für Organische Chemie)

Das Innovationskolleg wurde getragen von Arbeitsgruppen aus drei Fakultäten (Chemie und Mineralogie; Biowissenschaften, Pharmazie und Psychologie; Medizin).

Wissenschaftliches Ziel war es, zum Verständnis von Wechselwirkungen zwischen Wirkstoffen (chemischen Signalen) und ihren Zielstrukturen (Targets), denen in aller Regel hochselektive Erkennungsmechanismen zugrunde liegen, beizutragen.

Das Innovationskolleg ist vom 01.01.1996 bis zum 31.12.2000 gefördert worden. Insgesamt wurden durch das Innovationskolleg Drittmittel in Höhe von DM 7.07 Millionen eingeworben. Der Abschlußbericht des Innovationskollegs (www.uni-leipzig.de/~inno/innokoll/ZentralT104-02.pdf) weist eine Fülle von wissenschaftlichen Ergebnissen und Aktivitäten aus in Form von:

• durchgeführten Tagungen (insgesamt 19 Tagungen und Workshops)
• Kolloquien
• Vorträgen mit Ergebnissen aus dem Innovationskolleg
• 3 abgeschlossenen Habilitationen (2 der Habilitierten wurden wegberufen, Dr. N. Sewald auf eine C4-Stelle in Bielefeld, Dr. M. Gütschow auf eine C3-Stelle in Bonn)
• 44 abgeschlossenen Promotionen

Die in der zweiten Förderphase vom 01.01.1999 bis 31.12.2000 bearbeiteten Themen sind unter dem Gliederungspunkt "Innovationskollegs" aufgeführt.

Innovationskolleg: „Phänomene an den Miniaturisierungsgrenzen"
Sprecher: Prof. Dr. W. Grill (Fakultät für Physik und Geowissenschaften, Institut für Experimentelle Physik II)

Teilprojekt K:
Dimensionsquantisierung in III-V-Heterostrukturen
Bearbeiter: Dr. V. Gottschalch, Dr. R. Schwabe, PD Dr. B. Rheinländer, PD Dr. R. Pickenhain, G. Kirpal, Prof. Dr. H. Schmidt, G. Wagner, G. Benndorf, M. Schubert, T. Hofmann, F. Pietag, A. Kasic, J. Kovac

Die umfangreichen Epitaxieaktivitäten im Projektzeitraum dienten der Klärung des MOVPE Wachstumsmechanismus von GaAs-, InAs-, AlAs-, InP- und GaP-Monolagenschichten und Übergittern in unterschiedlichem Barrierenmaterial mit dem Ziel einer Nutzung als aktives Medium in Emitterstrukturen.

Die Lokalisierungsenergien für Monolagenschichten in den verschiedenen Materialkombinationen wurden mittels Photolumineszenz, Ellipsometrie, Kapazitätsspektroskopie und Photostrommessungen ermittelt und durch eine theoretische Beschreibung der Energiebandstruktur an ausgewählten Beispielen gestützt. An (InP)m(GaP)1-Übergittern (m = 4...14) konnte gezeigt werden, daß die Pseudopotentialmethode in Superzell-Näherung zur Berechnung der Energiebandstruktur geeignet ist und Ergebnisse liefert, die durch ellipsometrische Messungen bestätigt werden.

Isolierte InAs-Monolagen und kurzperiodische InAs/(Al)GaAs-Übergitter des Typs ((InAs)1(GaAs)4)5..10 konnten erfolgreich als aktives Gebiet in Halbleiterlasern mit einer Emissionswellenlänge von ca. 890 bis 940 nm eingesetzt werden.

Bewilligungszeitraum: 01/1996 - 12/2000

Teilprojekt L:
III-V-Halbleiter-Mikroresonatoren mit ultradünnen isovalenten Schichten
Bearbeiter: PD Dr. B. Rheinländer, Dr. V. Gottschalch, S. Hardt, J. Kvietkova, J. Kovac, L. Kuna

Schwerpunkt des Projektes sind Untersuchungen der Kopplung von Resonatormoden mit Anregungszuständen in einzelnen und mehrfach wiederholten isovalenten Atomlagen in AIII -BV- Halbleiter-Mikroresonatoren.

Als Probenmaterial wurden mit der MOVPE (metal organic vapor phase epitaxy) InAs/GaAs-Überstrukturen, eingebettet in 3.25- Al0.3Ga0.7As Mikroresonatoren und einem Unterseiten-Bragg-Spiegel von Al0.2Ga0.8As/AlAs hergestellt. Die InAs-Monolagen waren durch GaAs-Zwischenschichten definierter Dicke elektronisch entkoppelt.

Oxidstreifen-Laser (Kantenstrahler) solcher Strukturen zeigten einen niedrigeren Schwellenstrom und eine geringere Temperaturabhängigkeit der Emissionswellenlänge (0.07 nm/K) als vergleichbare Strukturen ohne Bragg-Reflektor.

Bewilligungszeitraum: 01.07.1998 - 31.12.2000

Arbeitsgemeinschaft Halbleiterforschung

Fächerübergreifende Arbeitsgemeinschaft Halbleiterforschung Leipzig (FAHL)
Sprecher: Prof. Dr. K. Bente (Institut für Mineralogie, Kristallographie und Materialwissenschaft)

Methodische Kooperation (HRTEM) mit Innovationskolleg „Phänomene an Miniaturisierungsgrenzen"

Universitätsverbund Leipzig-Halle-Jena

Universitätsverbund Leipzig-Halle-Jena

Zusammenarbeit und Ergänzung in der Forschung sowie der methodischen Ausrüstung auf dem Gebiet der Hochschulmineralogie

EU-Projekte

EU-Projekt: Thematisches Netzwerk „Glow discharge spectroscopy for spectrochemical analysis"
Sprecher: Prof. Dr. J. A. C. Broekaert (Institut für Analytische Chemie)

Es werden die analytischen Möglichkeiten von Glimmentladungen insbesondere im Hinblick auf ihre Einsatzmöglichkeiten für die Analyse neuer Werkstoffe untersucht. Insbesondere werden Arbeiten zur Analyse von Aluminiumoxidpulvern unter Einsatz der Plasmaspektrometrie (Leipzig) und von Glimmentladungen (IFW e.V. Dresden) in Zusammenarbeit mit Partnern aus dem europäischen Ausland durchgeführt.

Teilprojekt: Glimmentladungen für die Direktanalyse keramischer Pulver
Bearbeiter: Dipl.-Chem. M. Wende, Prof. Dr. J. A. C. Broekaert (Institut für Analytische Chemie)

Bewilligungszeitraum: 01.01.1999 - 31.12.2001

EU-Projekt: „Aldehyde"
Sprecher: Prof. Dr. W. Engewald (Institut für Analytische Chemie)

Die simultane Spurenbestimmung von Aldehyden und Ketonen in verschiedenen Umweltmatrizes erfolgt vorwiegend nach der DNPH-Methode, bei der die Carbonylverbindungen in Gegenwart von Säure mit 2,4-Dinitrophenylhydrazin zu den entsprechenden Hydrazonen umgesetzt werden, die dann mittels HPLC bestimmt werden.

Gegenstand des EU-Projektes, an dem 9 Partner aus 6 Ländern beteiligt sind, ist die Überwindung bestehender Schwachpunkte dieses Verfahrens, die sich aus Interferenzen mit Ozon oder Stickoxiden bzw. aus der Vielfalt der möglichen ungesättigten Carbonylverbindungen ergeben. Von der Leipziger Gruppe wird ein von der HPLC unabhängiges gaschromatographisches Bestimmungsverfahren erarbeitet und erprobt, wobei neue Dosiertechniken zum Einsatz kommen.

Bewilligungszeitraum: 01.12.1997 - 30.11.2000

EU-Projekt: „Fluorine as a Unique Tool for Engineering Molecular Properties"
Sprecher: Prof. Dr. K. Burger (Institut für Organische Chemie)

Mit Hilfe neu konzipierter und bereits bekannter fluorierter „Building Blocks" werden Naturstoffe (Kohlenhydrate, Peptide, Glycopeptide, Depsipeptide etc.) und etablierte Wirkstoffe modifiziert. Der „Fluoreffekt" (Änderung der metabolischen Stabilität, Änderung der Lipophilie) soll in Abhängigkeit von der Plazierung und der Anzahl der vorhandenen Fluoratome bestimmt werden.

Bearbeiter: Dr. M. Moroni, Dipl.-Chem. M. Fioroni (Institut für Organische Chemie)

Bewilligungszeitraum: 01.11.1997 – 01.11.2001

Beteiligung an DFG-Schwerpunktprogrammen

DFG-Schwerpunktprogramm „Grundlagen der elektrochemischen Nanotechnologie"
Specher: Prof. Dr. U. Stimming (Technische Universität München, Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik)

Teilprojekt: Rastersondenmikroskopische Manipulation und Charakterisierung elektrokatalytischer Zentren"
Bearbeiter: Dr. G. Wittstock, Prof. Dr. R. Szargan (Wilhelm-Ostwald-Institut für Physikalische und Theoretische Chemie)

Ziel des Vorhabens ist die Untersuchung von elektrokatalytischen Reaktionen an einzelnen reaktiven Zentren mit Abmessungen im Nanometerbereich. Dies erfolgt mit einem Instrument, das den Betrieb eines Rastertunnelmikroskops in Elektrolytumgebung (ECSTM) und eines elektrochemischen Rastermikroskops (SECM) quasi-simultan verbindet und zur Zeit bei uns entwickelt wird. Mit diesem Gerät sollen lokale Reaktivitätsinformationen einzelnen topographischen Merkmalen zugeordnet werden. Die mit diesem Instrument zu untersuchenden Modellsysteme basieren auf geordneten Alkanthiolatschichten auf Goldoberflächen, in denen durch Coadsorption, sequentielle Belegung oder durch die STM-Spitze Defekte induziert werden. Diese Defekte sollen durch Metallabscheidung verstärkt werden. Je nach der Art und Größe der abgeschiedenen Metallcluster entstehen Strukturen unterschiedlicher Reaktivität. Einzelne der so erzeugten Cluster sollen durch an der SECM-Sonde erzeugte Oxidationsmittel wieder aufgelöst werden. Durch Kombinationen dieser Strategien wird die Präparation individueller katalytischer Zentren angestrebt. Sie sollen nachfolgend mit STM bezüglich der Topographie und mit SECM in
Bezug auf ihre Reaktivität charakterisiert werden.

Bewilligungszeitraum: 29.09.1997 - 28.09.2001

DFG-Schwerpunktprogramm: „Strukturgradienten in Kristallen"
Sprecher: Prof. Dr. Schmahl (Universität Bochum, Institut für Mineralogie)

Teilprojekt: Modellierung von diffusionsinduzierten Entmischungen in Strukturgradienten
Bearbeiter: Prof. Dr. K. Bente (Institut für Mineralogie, Kristallographie und Materialwissenschaft) mit Prof. Dr. S. Luckhaus (Fakultät für Mathematik und Informatik, Mathematisches Institut) und in Kooperation mit Prof. Dr. St. Müller (Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften)

seit 01.10.1998

DFG-Projekt-Paket: „Metallordnungsabhängige Struktur- und Mikrostruktur-Eigenschaftsbeziehungen von Mischkristallhalbleitern im System (Zn,Fe)S-CuInS2 (FZCIS)"
(9 Projekte, davon 1 Cottbus, 1 Freiberg und 7 Universität Leipzig)
Sprecher: Prof. Dr. K. Bente (Institut für Mineralogie, Kristallographie und Materialwissenschaft)

Zwei Teilprojekte werden von Prof. Dr. K. Bente mit Dr. M. Heuer und PD Dr. Wagner (Institut für Oberflächenmodifizierung e. V.) bearbeitet.

seit 01.08.2000

Restaurationsprojekt „Gletschersteinpyramide"

Restaurationsprojekt „Gletschersteinpyramide"
Sprecher: Prof. Dr. K. Bente (Institut für Mineralogie, Kristallographie und Materialswissenschaft)

Förderung: Regierungspräsidium Leipzig, Universität Leipzig, Vereinigung der Freunde und Förderer der Universität Leipzig

seit 01.01.2000

DFG-Forschergruppe

DFG-Forschergruppe: „Oxidische Grenzflächen"
Sprecher: Prof. Dr. H. Neddermeyer (Universität Halle-Wittenberg, FG Experimentelle Physik)

Teilprojekt: Röntgenemissionsspektroskopie mit Synchrotronstrahlung an dünnen Schichten von Übergangsmetalloxiden"
Bearbeiter: Prof. Dr. R. Szargan, Prof. Dr. T. Chassé, A. Preobrajenski (Wilhelm-Ostwald-Institut für Physikalische und Theoretische Chemie)

Ziel der Untersuchungen sind Beiträge zur Aufklärung

1. der lokalen und symmetriespezifischen elektronischen Struktur von epitaktisch gewachsenen ultradünnen Oxidschichten von 3d-Metallen im Bereich von Monolagen bis Vielfachlagen,
2. der Veränderungen der elektronischen Struktur der Oxidschichten und insbesondere ihres Grenzflächenbeitrages bei Metallabscheidung und Einbetten bzw. Vergraben der Schichten sowie (3) der elektronischen Eigenschaften der Oxidschichten wie Ladungstransfer-verhalten und d-d-Anregungen, Kristallfeld- und Bandlückenparameter.

Bewilligungszeitraum: 12.07.2000 – 11.07.2002

Marie Curie Training Site

Marie Curie Training Site: „NMR in Organic Chemistry"
Sprecher: Prof. Dr. S. Berger (Institut für Analytische Chemie)

Doktoranden aus EU-Staaten werden in die Methodik der NMR-Spektroskopie eingeführt.

Bewilligungszeitraum: 15.10.2000 – 14.10.2004

Marie Curie Training Site: „Homogeneous and Heterogeneoues Catalysis"
Sprecher: Prof. Dr. H. Papp (Institut für Technische Chemie)

sonstige Beteiligte: Prof. Dr. E. Hey-Hawkins, Prof. Dr. J. Sieler, Prof. Dr. G. Wendt (Institute für Technische Chemie und Anorganische Chemie)

Im Rahmen der Marie Curie Training Site wird Doktoranden aus EU-Ländern die Möglichkeit gegeben, einen Teil ihrer Dissertation, die sich mit homogener oder heterogener Katalyse beschäftigen sollte, an der Fakultät für Chemie und Mineralogie durchzuführen.

Bewilligungszeitraum: 01.10.2000 - 30.09.2004

BMBF-Verbundprojekt

Das beantragte Vorhaben umfaßt eine Instrumentierung für die Röntgenemissionsspektroskopie mit winkelaufgelöster und energetisch durchstimmbarer Anregung und winkelaufgelöster Registrierung, die in Kombination einer Vorrichtung zur Aufnahme von Röntgenabsorptionsspektren und einer Präparationskammer neue Anwendungen der intensiven Röntgenstrahlung einer Synchrotronquelle der dritten Generation wie BESSY II erschließen soll. Die Vorteile der winkel- und polarisationsaufgelösten Röntgenemissionsspektren (element-, kanten- und symmetriespezifische sowie gegebenenfalls resonante Anregung und relativ große Austrittstiefe) sollen von den kooperierenden Nutzern der beteiligten Universitätsinstitute (Berlin, Dresden, Leipzig, Würzburg) sowie Forschungseinrichtungen der Max-Planck- und der Leibnizgesellschaft zur Untersuchung charakteristischer Phänomene bei resonanter Photoemission und zur Bestimmung lokaler partieller Zustandsdichten bzw. Orbitalsymmetrien verwendet werden. Ziel der Arbeiten sind neuartige Information zur geometrischen und elektronischen Struktur von hochgeordneten Dünnstschichten auf Metall- und Halbleitersubstraten, zur Grenzflächenstruktur vergrabener Schichten in Halbleitermaterial und zur Elektronenstruktur hochkorrelierter Materialien.

Bewilligungszeitraum: 01.03.1998 - 31.03.2001

Forschungsspektrum der Fakultät

Das umfangreiche Forschungsspektrum der Fakultät umfaßt folgende Themen:

Institut für Analytische Chemie

Institut für Analytische Chemie

• Arbeitskreis Berger

• Methodenentwicklung für die NMR-Spektroskopie, Entwicklung von Pulssequenzen mit selektiven Pulsen und Feldgradienten
• Mechanistische Untersuchungen im Bereich der physikalisch-organischen Chemie und der metallorganischen Chemie
• Konformationsuntersuchungen an Proteinen mittels 3D-NMR

 

• Arbeitskreis Broekaert
  Als atomspektroskopisches Thema wird an der Entwicklung, Charakterisierung sowie am problemorientierten Einsatz von Plasmen als Quellen für die Emissions- und Massenspektrometrie gearbeitet. Es wurden Methoden zur Element- und Speziesanalyse für umweltrelevante Proben bei Gewässern, Böden und Materialien, die für die Entwicklung neuer Werkstoffe von Bedeutung sind, erarbeitet. Bei den Arbeiten zum Thema der elektroanalytischen Methoden standen die Voltammetrie bei Adsorptionsstudien von Nitroaromaten an Ringpolymeren und Verfahren zur Kapillarelektrophorese mit nichtwässrigen Puffern, z. B. bei der Analytik von Drogen, im Vordergrund.

• Arbeitskreis Engewald
  • Chromatographische Vielkomponenten- und Spurenanalyse organischer Verbindungen
  • Anwendung chromatographischer Methoden in der Umweltanalytik
  • Kombination von adsorptiver Spurenanreicherung/Thermodesorption und GC-MS organischer Verbindungen, u.a. polarer und reaktiver Stoffe aus Rauchgasen und Luft - Untersuchungen im Emissions- und Immissionsbereich
  • Weiterentwicklung von Probevorbereitungs- und Injektionstechniken in der Wasseranalytik, wie Solid Phase Extraction (on-line und off-line), Solid Phase Mikroextraktion, Large Volume Injection, Pyrolyse-GC/MS
  • Kopplungen von HPLC mit API-Massenspektrometrie-Techniken (ESI-MS(MS/MS),APCI-MS(MS/MS). Analytik hydrophiler/polarer Schadstoffe wie Pestizide, Tenside, Pharmaka (Metabolite)

• Arbeitskreis Herzschuh
  

• Umweltanalytik und Analytik zu technischen Prozessen in der Halbleiterindustrie
• Anwendung von FTICR-Massenspektrometrie für Biomolekül

Institut für Anorganische Chemie

Institut für Anorganische Chemie

Bereich Koordinationschemie

• Arbeitskreis Prof. Dr. L. Beyer
  • Reaktionen koordinierter Liganden werden vorzugsweise zur Synthese von neuen chalkogen- und stickstoffhaltigen Chelatbildnern und ihren Übergangsmetallchelaten genutzt. Es erfolgt eine umfassende strukturelle Charakterisierung der Verbindungen.
  • Die Bestimmung von Komplexstabilitätskonstanten mittels potentiometrischer und titrationskalorimetrischer Methodik, extraktive Metallionenanreicherung bzw. –abtrennung und elektrochemische Untersuchungen mit ligandmodifizierten Elektroden werden durchgeführt.

Bereich Organometallchemie / Photochemie

• Arbeitskreis Prof. Dr. E. Hey-Hawkins

  Synthetische metallorganische/anorganische Chemie, Reaktivität von Übergangsmetallkomplexen mit funktionalisierten Liganden der Elemente der 3. und 5. Hauptgruppe, Alkali- und Erdalkalimetallphosphanide, Borverbindungen, Aluminiumverbindungen, Phosphorverbindungen, heterodinukleare Zweikern-Komplexe, homogene Katalyse; spektroskopische (IR, NMR, MS) und röntgenstrukturanalytische Methoden

• Arbeitskreis Photochemie / Prof. Dr. H. Hennig

  Photokatalytische, photo- und sonochemische Reaktionen von Koordinationsverbindungen.

Bereich Festkörperchemie / Halbleiterchemie

• Arbeitskreis Festkörperchemie / Prof. Dr. J. Sieler / Prof. Dr. R. Richter
  
  • Synthese und Strukturbestimmung von Alkylaluminiumalkoxiden als Vorstufen zur Herstellung neuer Oxidphasen des Aluminiums
  • Synthese und strukturelle Charakterisierung von porösen Netzwerken
  • Röntgenkristallstrukturanalysen von organischen und Metallkomplexverbindungen

• Arbeitskreis Halbleiterchemie / Dr. V. Gottschalch

  AIIIBV-Halbleiterepitaxie: Einsatz alternativer Gruppe-V-Quellen bei der MOVPE-Darstellung (metal-organic vapour-phase epitaxy) von Laserstrukturen, -artigen und geordneten Schichtstrukturen

Bereich Strukturchemie

• Arbeitskreis Prof. Dr. R. Kirmse

  EPR-, ENDOR- und HYSCORE-Untersuchungen an ausgewählten paramagnetischen Verbindungen

Institut für Mineralogie, Kristallographie und Materialwissenschaft

Institut für Mineralogie, Kristallographie und Materialwissenschaft

• Materialwissenschaftliche und anwendungsorientierte Grundlagenforschung zu Solarzellen, Baustoffen und Supraleitern
• Struktur- und Mikrostruktur-Eigenschaftsbeziehungen von kristallinen Materialien inkl. von Mineralien
• Methodische Arbeiten zur Röntgenbeugung einschließlich des Kosseleffektes und zur Röntgenbeugungsanalyse an Pulvern und Dünnschichten
• Umweltmineralogie und -analytik, Werk- und Baustoffentwicklung, Baudenkmalrestauration
• Keramische Bauelemente in der Elektronik
• Experimentelle und mathematische Modellierung von Festkörperentmischungen
• Beugungseigenschaften nichtperodischer und nichtidealer Strukturen
• Realstruktur metallischer Meteorite

Institut für Organische Chemie

Institut für Organische Chemie

Naturstoffchemie und Bioorganische Chemie

• Synthese, Wechselwirkung zwischen biologisch aktiven Substanzen und ihren Zielstrukturen (Rezeptoren oder Enzyme), interdisziplinäre Zusammenarbeit
• Herzaktive Steroide - Studium der Wechselwirkung mit der Natrium-Kalium-ATPase durch Affinitätsmarkierung
• Der Striga-Keimungsfaktor Strigol - Synthese, Struktur-Wirkungs-Beziehungen
• Das die Adenylylcyclase stimulierende Diterpen Forskolin - Synthese, Struktur-Wirkungsbeziehungen und Versuche, Informationen über den Wirkungsmechanismus zu erlangen.
• Moenomycin-Antibiotika-Synthese, Struktur-Wirkungsbeziehungen, Untersuchung des Mechanismus der Transglycosylierungsreaktion bei der Biosynthese des Peptidoglycans (Stützsubstanz der Bakterienzellwand). Entwicklung einer neuen Klasse von Antiinfektiva.
• Untersuchungen zur enzymatischen Bayer-Villiger-Oxidation mit Cyclohexanon-Monooxygenase unter Cofaktorregenerierung mit Formiat-Dehyhydrogenase
• Benzoxazinoide Acetalglucoside - Isolierung aus Pflanzen, Synthese von Agluconen und Acetalglucosiden, Wirkungsverständnis auf molekularer Ebene, Strukturaufklärung und Synthese pflanzlicher Detoxifikationsprodukte von phytotoxischen Allelochemikalien
• 2-Oxo-D-gluconsäure – Ein fermentativ zugänglicher Kohlenhydrat-Baustein für die Synthese von bioaktiven Saccharid-Heterocyclus-Kombinationen, Zuckeraminosäuren und Tensiden auf Kohlenhydratbasis

Aminosäuren, Peptide, Heterocyclen

• Stereokonservative und stereoselektive Synthese von seltenen und nicht-natürlichen Amino-, Hydroxy-, Keto- und Mercaptosäuren und deren Einbau in Konjugate
• Modifizierung biologisch aktiver Peptide und Depsipeptide
• Synthese von Turnmimetika und neuen Scaffolds
• Entwicklung neuer Methoden zur Synthese von Glycopeptiden
• Untersuchungen zum Einfluß der Fluorsubstitution auf das Profil biologisch aktiver Verbindungen
• Synthese von Heterocyclen via sequentielle Reaktionen und Ringtransformationen heterocyclischer Verbindungen mit dem Ziel der Entwicklung neuer Leitstrukturen für Wirkstoffe und Materialien
• Heterocyclen als Bausteine für Makromoleküle sowie in Oxidationsreaktionen
• Fluorierte Heterocyclen und heterocyclische Naturstoffe

Wilhelm-Ostwald-Institut für Physikalische und Theoretische Chemie

Wilhelm-Ostwald-Institut für Physikalische und Theoretische Chemie

Physikalische Chemie I

Forschungsfelder:

• Charakterisierung der molekularen Struktur von fluiden Grenzflächen auch in Abhängigkeit von der Zeit mit Methoden der Oberflächenanalytik
• Struktur organischer Schichten auf Festkörpersubstraten (Oberflächenanalytik)
• Sauerstoffadsorption an Metallen und Oxidbildung (Oberflächenanalytik)
• Computersimulation (Molecular Dynamics), Thermodynamische Beschreibung von Grenzflächen, Diffusion
• Charakterisierung der unterschiedlichen Grenzflächen flüssig/Luft, flüssig/ flüssig und fest/flüssig durch Ober- und Grenzflächenspannungen sowie Randwinkelmessungen
• Thermodynamische Charakterisierung und Vorausberechnung der Adsorption flüssiger mehrkomponentiger Mischungen an den Grenzflächen Flüssigkeit / Festkörper und Flüssigkeit/ Luft bzw. Dampf
• Experimentelle und theoretische Untersuchungen des Phasenverhaltens im System: Kohlenhydrattensid + Wasser + Öl + Cotensid
• Entwicklung von thermodynamischen Berechnungsmethoden der Grenzflächeneigenschaften (Grenzflächenspannung, Grenzflächenprofile und relative Anreicherung an der Grenzschicht)
• Charakterisierung der katalytischen Aktivität und Selektivität von Zeolithen
• Charakterisierung der molekularen Struktur von Adsorbatkomplexen in Zeolithen

Methoden:

• MIES (Metastable Induced Electron Spectroscopy) an Flüssigkeitsoberflächen ARUPS/ARXPS: Messung von Tiefenprofilen an fluiden Grenzflächen
• ICISS und NICISS: Elementspezifische Tiefenprofile an Flüssigkeitsoberflächen und Polymeren
• Elektronenspektrometer MAX 100, ausgestattet mit XPS, UPS, MIES, ISS, SPA/LEED
• Tensiometrie (Platte, Ring, maximaler Blasendruck, rotierender Tropfen), Kontaktwinkel-Meßsystem
• DSC, Rotationsviskometer, HPLC, Densiometrie, Polarisationsmikroskopie
• Adsorptionsvolumetrie ASAP 2010 zur geometrischen und energetischen Charakterisierung von Festkörpern
• Laborreaktoren in Kombination mit Gaschromatographie
• Apparatur zur temperaturprogrammierten Desorption (TPD) mit QMS-Kopplung
• FTIR- und NIR-FT-Raman-Spektrometer (System 2000R) mit temperaturprogrammierbarer diffuser Reflektionseinheit (Praying Mantis) (Mitnutzung)
• Simultane Thermische Analyse (STA-QMS-System 409/403, Netzsch) (Mitnutzung)
• Reaktivität in Wasser/Tensid-Grenzschichten, Beeinflussung der Reaktivität bei Strukturänderungen wässriger Tensid-Lösungen
• Modellierung von Adsorptionsgleichgewichten in mikroporösen Festkörpern mit Computersimulation

Physikalische Chemie II

• Elektronen- und Röntgenspektroskopie/ Oberflächenanalyse
  Prof. Dr. R. Szargan, Prof. Dr. T. Chassé, Dr. G. Wittstock
  • Chemische Reaktivität, elektronische und geometrische Struktur von Festkörperoberflächen: Chemische Modifizierung und laterale Strukturierung von Chalkogeniden, AIIIBV-Halbleitern und Metallen durch Schichtabscheidung mit Molekularstrahlquellen, Adsorption, elektrochemische sowie photo- und elektronenstrahlinduzierte Reaktionen
  • Erschließung neuer spektroskopischer und mikroskopischer Anwendungsgebiete: Winkel- und polarisationsaufgelöste Röntgenemissionsspektroskopie mit Hilfe von Synchrotronstrahlung; Erschließung des Submikrometerbereichs für reaktivitätsempfindliche Rastersondenmikroskopien
  • Theoretische Interpretation von Röntgenanregung und Elektronenbeugung
    (Kooperation): Dichtefunktionaltheorie-Simulationen zur Bestimmung von Bindungsenergien, Modellrechnungen zu Röntgenanregungsprozessen im XANES-Bereich

• Theoretische Chemie
  Prof. Dr. J. Reinhold, Prof. Dr. F. Dietz, Prof. Dr. D. Heidrich, Dr. C. Engler
  • Untersuchungen zur elektronischen und geometrischen Struktur und zur Stabilität und Reaktivität von Ein- und Mehrkern-Koordinationsverbindungen. Untersuchungen zum Mechanismus homogen-katalytischer Reaktionen an Übergangsmetallzentren und zur Aufklärung von Struktur, Stabilität und Reaktivität von Adsorbatkomplexen von Molekülen an Oberflächen
  • Struktur, Energiespektren und magnetische Eigenschaften von polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen mit Defekten und von eindimensionalen (1-D Stapel) und zweidimensionalen (adsorbiert auf Graphit) molekularen Ensemblen dieser Verbindungen.
  • Potentialflächenanalyse chemischer Systeme mit mathematischen Methoden (interdisziplinäre Kooperation mit Dr. Quapp, Institut für Mathematik): Erklärung chemischer Reaktionen und Schwingungsspektren mit ihren Besonderheiten. Untersuchung der Ionenpaarbildung in H-Brückensystemen, Aufklärung des Mechanismus der elektrophilen aromatischen Substitution.
  • Quantenchemische Untersuchungen zu adsorptiven und reaktiven Prozessen an Halbleitergrenzfläche

Institut für Technische Chemie

Institut für Technische Chemie

• Heterogen katalytische Umsetzung von Kohlenwasserstoffen
• Umweltkatalyse (Entstickung von Abgasströmen)
• Untersuchung von Elementarschritten der heterogenen Katalyse
• Heterogene Katalyse an Oxid- und Phosphatkatalysatoren für die oxidative Dehydrierung von Paraffinen
• Umweltkatalyse - Totaloxidation von flüchtigen organischen Verbindungen in Abluftströmen
• Synthese, Modifizierung und Charakterisierung von Katalysatoren und Adsorbentien
• Oberflächenanalytische Untersuchung von Katalysatoren
• Untersuchungen zu adsorptiven Trenn- und Reinigungsprozessen
• Herstellung, Charakterisierung und Modifizierung von Adsorbentien
• Trennung und Reinigung von Stoffgemischen durch Adsorption
• Entwicklung eines Virtuellen Praktikums für Technische Chemie

Interdisziplinäre Arbeitsgruppe Zeitaufgelöste Spektroskopie

Interdisziplinäre Arbeitsgruppe Zeitaufgelöste Spektroskopie

• Elementarprozesse der Ionisation und Oxidation von organischen Substanzen und der Wirkungsmechanismen von Antioxidantien in niedermolekularen Systemen und Polymeren
• Elektronentransferprozesse in polaren und unpolaren niedermolekularen Lösungen
• Studium von oxidativen Prozessen in Lipiden und Modellmembranen.
• Radikalreaktionen in biologischen Modellsystemen
• Methodische Weiterentwicklung zeitauflösender spektroskopischer Methoden und Meßverfahren

Bereich Chemiedidaktik

Bereich Chemiedidaktik

• Fachdidaktisches Erschließen von Inhalten der Chemie für Lehrkomplexe des gymnasialen Chemieunterrichts
• Konzeptionelle Überlegungen für interdisziplinäre Untersuchung zu „Entwicklung fachspezifischer und fächerübergreifender Problemlösekompetenz bei Schülern im naturwissenschaftlichen Unterricht durch die Ausbildung von Experimentierkompetenz und entsprechenden didaktischen Qualifikationen bei Lehramtsstudenten"
• Auswahl und Strukturierung von chemischen Unterrichtsinhalten, die einen verstärkten Alltagsbezug für Schüler aufweisen
• Erarbeitung von Lehrmaterialien (Schulbuch, Arbeitsheften, Experimentierheften, Lehrerhandreichungen)

Institut für Nichtklassische Chemie e. V. an der Universität Leipzig

Institut für Nichtklassische Chemie e. V. an der Universität Leipzig

• Bestimmung von kinetischen und thermodynamischen Stoffdaten bis zu hohen Drücken
• Mikrowellen- und ultraschallunterstützte Extraktion von Wertstoffen z. B. aus biologischen Matrices/Biomassereststoffen oder nachwachsenden Rohstoffen in herkömmlichen und überkritischen Lösungsmittel
• Stoffgewinnung bzw. Abtrennung von Produkten mit reinen und modifizierten überkritischen Fluiden
• Modifikation von Lignocellulose
• Abbau von Schadstoffen im Grundwasser durch ultraschallunterstützte katalytische Oxidation und Aquasonolyse
• Kinetische Charakterisierung von Hochtemperaturstählen vor ihrem Einsatz in industriellen Anlagen anhand von Referenzreaktionen bei hohen Temperaturen
• Bewertung von technischen Einsatzprodukten für Steamcracker anhand der Koksbildung im Reaktor und im Wärmeaustauscher
• Untersuchungen zur Bodenerwärmung mit Hochfrequenzenergie zur Sanierung mineralölkontaminierter Böden im Feldmaßstab
• Stimulierung von chemischen Reaktionen durch Mikrowellen- und Ultraschallenergie
• Gasadsorption an mikroporösen Festkörpern bis zu hohen Drücken, Ermittlung von Teilbeladungen in mehrkomponentigen Systemen
• Untersuchungen der Eigenschaften tensidgestützter komprimierter Gase
• Untersuchung geochemischer und umweltrelevanter Prozesse in natürlichen und anthropogen beeinflussten Sphären
• Lokalisierung von Schadstoffquellen durch Kombination von Stoff- und Isotopenuntersuchungen auch im Spurenbereich
• Isotopenvariationen der leichten Elemente als natürliche Tracer
• Methodisches zur Gaschromatographie an engen und nichtkonventionellen Kapillarsäulen
• Verbesserung der Selektivität von Analysenmethoden durch Säulenkopplungen und Säulenschaltungen
• Entwicklung analytischer Methoden zur Schad- bzw. Wertstoffbestimmung in Althölzern, Böden, Problemwässern und Naturstoffe

Zusammenfassung

Die im Jahre 2000 erzielten Forschungsergebnisse wurden in Fachzeitschriften (s. Liste der wissenschaftlichen Publikationen), in Graduierungsarbeiten (2 Habilitationen, 33 Dissertationen) zusammengefaßt (s. Liste der Habilitationen und Promotionen) sowie auf Kongressen, Symposien und bei Kolloquiumsvorträgen vorgestellt. Der Jahresbericht 2000 der Fakultät für Chemie und Mineralogie gibt darüber detailliert Aufschluß.