Ein neuer Blick auf chemische Selektivität
Dr. Guanqi Qiu erhält ERC Starting Grant
Auf den Punkt gebracht
- ERC Starting Grant: Dr. Guanqi Qiu hat vom Europäischen Forschungsrat 1,5 Millionen Euro für die Umsetzung ihres Projekts IntrinsicR in den nächsten fünf Jahren erhalten.
- Reaktivität neu denken: Anstatt Reaktivität und Selektivität als feste, molekülspezifische Ergebnisse zu betrachten, sieht IntrinsicR sie als Folgen der Dynamik auf Systemebene.
- Neue Erkenntnisse aus bekannten Werkzeugen: Durch eine Neudefinition der Interpretation von Standard-Experiment- und Rechendaten will das Team von Qiu neue mechanistische Erkenntnisse gewinnen und Selektivität rational steuern.
Der Europäische Forschungsrat (ERC) hat Dr. Guanqi Qiu, Forschungsgruppenleiterin am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, einen Starting Grant in Höhe von 1,5 Millionen Euro für die nächsten fünf Jahre bewilligt. Ihr Projekt IntrinsicR verfolgt keinen klassischen Ansatz, bei dem neue Werkzeuge oder Stoffe entstehen. Stattdessen schlägt es eine neue Denkweise über chemische Reaktivität vor. Reaktivität und Selektivität gelten hier nicht als festgelegte Eigenschaften einzelner Moleküle, sondern als Folgen von Wechselwirkungen im Gesamtsystem. Reaktivität beschreibt, ob eine Substanz überhaupt reagieren kann. Die Selektivität hingegen beschreibt, welches Produkt entsteht, wenn mehrere Wege möglich sind.
Kinetisch-thermodynamische Empfindlichkeit: mehr als bloße Diagnostik
Im Zentrum von IntrinsicR steht die Frage, wie Reaktionen auf energetische Veränderungen reagieren, das bezeichnet die kinetisch-thermodynamische Empfindlichkeit. Sie zeigt, wie stark sich die Geschwindigkeit einer Reaktion ändert, wenn sich die Energiedifferenz zwischen Ausgangsstoffen und Produkten verschiebt. Bisher betrachtete man diese Empfindlichkeit als feste Größe. Qiu und ihr Team betrachten sie als etwas, das sich gezielt beeinflussen lässt:
„Jede Reaktionsfamilie besitzt eine eigene geometrische und elektronische Pufferung, die in ihrer kinetisch-thermodynamischen Empfindlichkeit steckt. Diese Empfindlichkeit trägt eine klare mechanistische Bedeutung. Wir wollen sie verstehen, steuern und nutzen um Selektivität gezielt zu manipulieren. Unser neues Konzept betrachtet Reaktionen auf Systemebene und zieht Erkenntnisse aus den Unterschieden zwischen Reaktionsfamilien“, erklärt Qiu.
Neue Erkenntnisse aus bekannten Methoden
Statt nur isolierte Geschwindigkeitskonstanten zu betrachten, rückt die systemweite Empfindlichkeit in den Mittelpunkt. Dadurch, dass das Team die systemweite Empfindlichkeit von Reaktionen in den Blick nimmt ergeben sich Einblicke in tiefere Mechanismen, auch mit Standardmethoden wie Experimenten und Simulationen. Die Forscherinnen und Forscher fragen nicht: „Welche Reaktion ist selektiver?“, sondern: „Welche Selektivität lässt sich stärker beeinflussen?“ Ziel ist es, bekannte Methoden mit neuer Bedeutung aufzuladen. In der Anwendung will das Projekt zeigen, wie sich Selektivität rational steuern lässt, statt wie bisher auf trial-and-error zu setzen.
Guanqi Qiu hat in Cambridge (UK) Chemie studiert und an der Princeton University (USA) promoviert. Danach forschte sie zwei Jahre lang als Humboldt-Stipendiatin an der Justus-Liebig-Universität Gießen. 2023 gründete sie am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung ihre unabhängige Gruppe „Fundamental Principles of Organic Reactivity“.
Der Europäische Forschungsrat, finanziert durch die Europäische Union, gehört zu den renommiertesten Förderorganisationen weltweit. Der Starting Grant unterstützt herausragende junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dabei, eine eigene Forschungsgruppe aufzubauen. Am Institut ermöglicht die Förderung Qiu, ein Team zusammenzustellen, das die ehrgeizigen Ziele von IntrinsicR umsetzen wird.
