Forschung

DFG-FOR 2177: Integrierte chemische Mikrolaboratorien (InCheM)

Forschungsziele

Das Ziel der Forschergruppe ist es, die Möglichkeiten und Grenzen integrierter, miniaturisierter Synthese- und Analyselabore zu untersuchen. Dazu sollen in einem interdisziplinär zusammengesetzten Forschungsverbund grundlegende Arbeiten auf den Gebieten der chemischen Mikrosynthese und der Integration analytischer Konzepte zur inline Überwachung der chemischen Prozesse in Echtzeit durchgeführt werden. In diesem Zusammenhang stellt die lab-on-a-chip Technologie eine exzellente Plattform dar, um diese beiden Bereiche effizient miteinander zu verknüpfen. Darüber hinaus sollen aber auch klassische, mikrostrukturierte Durchflussreaktionssysteme vergleichend mit einbezogen werden. Mit diesem Ansatz können neue Einblicke in die Welt der Mikrosynthese ermöglicht werden, die neben einer besseren Bewertung dieser Technologie auch neue Wege in der integrierten Mikroreaktionstechnik und in der chipbasierte Analytik aufzeigen sollen. Die im Rahmen des Forschungsverbunds geplanten Forschungsvorhaben können formal zwei thematischen Schwerpunkten zugeordnet werden:

I. Neue Strategien zur organischen Synthese und Katalyse in Mikrosystemen

II. Inline Analytik und Überwachung chemischer Prozesse in Mikrosystemen  

Während im Schwerpunkt I Strategien erarbeitet werden, um neue, innovative, chemische Synthesen in speziellen mikrofluidischen Systemen mit analytischer Funktion zu realisieren, steht im Schwerpunkt II die analytische Chemie und die Entwicklung entsprechender Technologien im Fokus, um die im Schwerpunkt I entwickelten Synthesen in Mikrosystemen in Echtzeit charakterisieren, kontrollieren und überwachen zu können. In diesem Zusammenhang werden auch die Parameter und Effekte bei der Skalierung dieser Reaktionen vom Makro- in den Mikromaßstab untersucht, einschließlich des Vergleichs mit klassischen Durchflusssystemen. Im Unterschied zu den allermeisten Arbeiten in der Literatur steht jedoch nicht das „Herunterskalieren“ bereits etablierter, einfacher Modellreaktionen im Fokus, sondern die Forschung an sehr aktuellen synthetischen Konzepten mit dem Schwerpunkt der Katalyse in mikrofluidischen Systemen. Mit einer integrierten Analytik und der Möglichkeit einer Echtzeitüberwachung, beispielsweise zur zeitlichen und räumlichen Verfolgung kurzlebiger Intermediate, werden auch völlig neue Einblicke zum Verständnis chemischer Reaktionen möglich. Wie unsere Vorarbeiten zeigen, können solche Daten, die in Mikrosystemen unter geringstem Chemikalien- und Zeitaufwand erhalten werden, auch sehr wertvoll für die Entwicklung und Optimierung von Synthesen im klassischen Makromaßstab sein.

letzte Änderung: 15.11.2015