Mechanochemie

Ein Forschungsgebiet unserer Gruppe ist die Mechanochemie. Hier nutzen wir quantenchemische Berechnungen mit modifizierten Potentialen, um den Einfluss von externen mechanischen Kräften auf molekulare Systeme zu untersuchen. Eine besondere Rolle spielen dabei kraftresponsive funktionelle Gruppen, sogenannte Mechanophore.  Diese Gruppen werden durch mechanische Kräfte aktiviert und gehen chemische Reaktionen ein, zum Beispiel die Spaltung von labilen Bindungen. So ist mechanische Kraft ein externer Stimulus, welcher ähnlich wie thermische oder photochemische Aktivierung mit einer charakteristischen Reaktivität verknüpft ist.

Durch das Anlegen einer externen Zugkraft wird die Potentialenergiefläche verzerrt, wordurch die Aktivierungsenergie für Reaktionen gesenkt, bei denen die mechanische Arbeit an die mit der Reaktion verbundenen Kernbewegungen gekoppelt ist. Auch Reaktionsprodukte oder Intermediate können durch externe Kraft stabilisiert werden. So werden neue Reaktionswege zugänglich.

In unserer Forschung sind wir daran interessiert, die Mechanismen von mechanochemischen Reaktionen aufzuklären und den Einfluss von externen Kräften auf Moleküle zu quantifizieren. Außerdem arbeiten wir an der Weiterentwicklung von Simulationsmethoden, um die Reaktivität von chemischen Systemen unter Einfluss externer Kräfte besser vorhersagen zu können. Ein Ziel dabei ist das Design von innovativen Systemen, welche zum Beispiel in kraftresponsiven Materialien Anwendung finden.