Grenzenlose Vielfalt

Der Oscar für die beste Nebenrolle

5. September 2019 Aufstrebendes Wissenschaftsfeld "Solvatationsforschung"

Was passiert, wenn sich der Zuckerwürfel im Tee auflöst oder ein Wirkstoff im Blut? Die mit derartigen Fragen befasste Solvatationsforschung gilt als aufstrebendes Forschungsfeld mit einem ganz neuen Blickwinkel. Über die faszinierende Wechselwirkungen von Lösungsmitteln mit Molekülen und Materialien.

Wie Druck und Temperatur die Wechselwirkung von Lösungsmitteln mit Molekülen und Materialien bestimmen, beschäftigt die Solvatationsforscherinnen und -forscher des Exzellenzclusters „RESOLV“.

Martina Havenith-Newen hat einen völlig neuen Blick auf chemische Reaktionen geworfen – und damit die Solvatationsforschung geprägt, die die Wechselwirkungen von Lösungsmitteln mit Molekülen und Materialien betrachtet. Vor einem Jahrzehnt noch war der Begriff nahezu unbekannt.

Das änderte sich schlagartig, als es der Professorin für physikalische Chemie 2012 gelang, den Exzellenzcluster „Ruhr Explores Solvation (RESOLV)“ für die Ruhr-Universität Bochum (RUB) einzuwerben. „Wir haben einen ambitionierten Ansatz entwickelt, und der hat sich bewährt“, sagt Havenith-Newen als Clustersprecherin. Was im Ruhrgebiet begann, hat längst internationale Anerkennung gefunden: ob als Top-Thema auf Tagungen oder als eigener Forschungszweig an Hochschulen in anderen Ländern. Umso größer war die Freude, als 2018 feststand, dass „RESOLV“ erneut für sieben Jahre von der DFG gefördert wird. Drei Max-Planck-Institute, drei Universitäten und ein Fraunhofer-Institut sind am Cluster beteiligt.

Die Solvatationsforschung gilt als aufstrebendes Forschungsfeld mit einem ganz neuen Blickwinkel. Fakt ist: Die meisten chemischen Reaktionen und nahezu alle biologischen Prozesse finden in flüssiger Phase statt. Das häufigste Lösungsmittel ist dabei Wasser. Und dennoch wurden diese Vorgänge bisher meist nur am Rande betrachtet. „Klassischerweise stehen Reaktanten wie Proteine im Fokus der Forschung und werden mit verschiedenen Methoden untersucht“, sagt Havenith-Newen, ehemals auch Heisenberg-Stipendiatin der DFG. „Dies geschieht aber oft in einer Art Vakuum. Das Wasser als Lösungsmittel wird als Zuschauer betrachtet, dabei müsste es den Oscar für die beste Nebenrolle gewinnen.“ Das konnten die Forscherinnen und Forscher um Havenith-Newen nachweisen mit neuen Methoden, die sie interdisziplinär entwickelt haben.

Botschafter für die Solvatationsforschung

In der neuen Förderphase will die Wissenschaftlerin die Solvatationsforschung als neu etablierte Disziplin weiterentwickeln: „Wir werden jetzt chemische Prozesse jenseits von Normalbedingungen, thermischen Gleichgewichten oder homogenen Phasen erforschen, um wichtige technologische Anwendungen zu fördern – zum Beispiel bei der Energieumwandlung und Energiespeicherung oder bei der Entwicklung von smarten Sensoren.“ Die Forscherinnen und Forscher von „RESOLV“ beschäftigen sich aber auch mit der Solvatation unter Bedingungen, wie sie beispielsweise auf fernen Planeten oder in der Tiefsee vorherrschen: extremer Druck, extreme Temperaturen, Bedingungen, unter denen organische Moleküle als Vorstufen des Lebens entstanden sind.

Die Interdisziplinarität, die sich durch den „RESOLV“ zieht, spiegelt sich nicht zuletzt in der Nachwuchsausbildung wider: 150 Doktorandinnen und Doktoranden besuchen die Graduiertenschule, ein zwei- bis dreimonatiger Auslandsaufenthalt an renommierten Universitäten gehört zum festen Programm. „Die Teilnehmenden lernen, interdisziplinär und interkulturell zusammenzuarbeiten, und erwerben im Ausland eine komplementäre Expertise, die dennoch zu ihrem Schwerpunkt passt“, erläutert Havenith-Newen. „Dadurch werden sie Botschafter für die Solvatationsforschung und bauen sich zugleich eigene Netzwerke auf.“