Forschungsthemen

Analytische Instrumente

Analytische Instrumente

Massenspektrometrie ist eine sehr innovative analytische Methode die Informationen über ein breites Spektrum verschiedenster Verbindungen ermöglicht. Die Hauptforschungsrichtung ist die Untersuchungen von komplexen Reaktionen, in denen nicht nur ein oder zwei Verbindungen miteinander reagieren, sondern eine Vielzahl chemischer Verbindungen unterschiedliche Prozesse durchlaufen. Reaktionen mit 10, 20 oder mehr als 100 verschiedene chemische Verbindungen können nicht einfach analysiert werden. Für die Untersuchungen solcher komplexer Reaktionen ist es nötig  maßgefertigte Methoden zu entwickeln. Wir entwickeln oder optimieren moderne analytische Geräte und kombinieren sie mit der Massenspektrometrie um neue Informationen über komplexe Reaktionen zu erhalten. Beispiele sind die Kopplung verschiedener Reaktoren mit MS, Kopplungsmethoden von Trenntechniken mit der Massenspektrometrie oder neuartige Ionenquellen wie atmospheric pressure laser ionization (APLI).

Entwicklung selektiver Werkzeuge für die Analyse von schweren Erdölkomponenten

Entwicklung selektiver Werkzeuge für die Analyse von schweren Erdölkomponenten

Energieforschung wird eine der Schlüsselfelder der Forschungsanstrengungen der nächsten 10-15 Jahre sein und analytische Chemie wird eine wichtige Rolle in der Produktion neuartiger nachwachsender Energiequellen  spielen. Unglücklicherweise stehen momentan noch nicht ausreichend Energieträger aus nachwachsenden Quellen zur Verfügung, so dass die Gesellschaft noch auf längere Zeit auf fossile Quellen zurückgreifen muss. Eine größere Rolle werden in nächster Zukunft nicht-konventionelle Quellen, wie Ölsande oder schwerere Komponenten wie Asphaltene, spielen, da die bisherigen Quellen, wie leichte und süße Rohöle, langsam zur Neige gehen. Die schweren Öle müssen aber aufwendig veredelt werden und hier ist analytische Information wichtig um, die entsprechenden Prozesse optimieren zu können.
Erdöl ist die wohl komplexeste natürliche Mischung, in der wohl mehr als hunderttausend verschiedene chemische Verbindungen vorkommen, eine Herausforderung für jedes analytische System. Um solch ein Gemisch untersuchen zu können werden sehr genaue und hochauflösende Systeme benötigt.
Ultra-hochauflösende Massenspektrometrie (FT-ICR MS) spielt hier eine wichtige Rolle, da es die einzige Methode ist, mit eine solche Mischung aufgelöst werden kann. Probenvorbereitung und die Analysierbarkeit der Proben spielt eine wichtige Rolle und müssen verstanden sein, damit Unterdrückungseffekte vermieden und eine Selektivität der Analytik gewährleistet werden kann.

Energie und Massenspektrometrie: Analyse von Biofuels

Energie und Massenspektrometrie: Analyse von Biofuels

Die Entwicklung von katalytischen Methoden für die Produktion von Biofuels ist  limitiert durch die Verfügbarkeit von analytischen Methoden die eine Charakterisierung solcher komplexer und unkonventioneller Ressourcen erlaubt. Die Hauptprobleme sind die stark unterschiedlichen Ausgangstoffe bei der Biofuel Produktion. Wir entwickeln massenspektrometrische Methoden, um die katalytische Konversion von Biomasse unterschiedlichen Ursprungs in Treibstoffe zu untersuchen.

Homogene Nukleation von Silikaten in Lösung

Homogene Nukleation von Silikaten in Lösung

Silika und Silikate sind unentbehrlich in verschiedenen Gebieten von Wissenschaft und Technologie und werden als Zement, Keramiken, Gläser, Zeolite oder Katalysatoren eingesetzt. Die meisten Eigenschaften sind abhängig von den Porengrößen, der Topologie und den Verteilungen von Heteroatomen innerhalb der Struktur. Somit ist eine maßgeschneiderte Synthese wichtig, um die gewünschten Eigenschaften des Materials zu erhalten. Aus diesem Grund ist die Bildung zu einem frühen Zeitpunkt der Kristallbildung – Pränukleation und Nukleationsphase - von herausragender Bedeutung für die Eigenschaften des Materials. Diese Schritte sind aber auch die am Schwierigsten zu überwachenden Schritte in der Festkörperchemie, weil die Größe der zu untersuchenden Teilchen einen Bereich zwischen kleinen Molekülen bis zu größeren Kristallen umfasst. Um die Synthese von maßgeschneiderten Verbindungen zu ermöglichen haben wir Verfahren mit Elektrospray Massenspektrometrie als Werkzeug für die Untersuchungen von pränukleirenden und nukleirenden Lösungen entwickelt.

Untersuchungen von organokatalysierten Reaktionen

Untersuchungen von organokatalysierten Reaktionen

Organokatalyse ist ein neues expandierendes Feld um neuartige chemische Verbindungen zu synthetisieren. Um neue Moleküle und Reaktionen zu entwickeln, ist eine analytische Kontrolle nötig. Wir nutzen analytische Methoden und besonders die Massenspektrometrie, um mechanistische, kinetische und thermodynamische Informationen von organokatalytischen Reaktionen zu erhalten, damit weniger Nebenprodukte und Abfall während der Reaktionen entstehen. Die eingesetzten Methoden sind schnell, empfindlich um geringe Mengen zu detektieren und erlauben die Ermittlung  von Strukturinformationen von unbekannten Verbindungen. Massenspektrometrie wird eingesetzt, um zeitaufgelöst  Untersuchungen von Reaktionen durchzuführen und erlaubt es matastabile Intermediate zu detektieren und ermöglicht damit die Syntheseplanung zu optimieren. Wir untersuchen organokatalytische Reaktionen, um den Bildungsmechanismus zu verstehen und setzen MS/MS Methoden ein, um niedrig konzentrierte und oft kurzlebige Intermediate zu charakterisieren.

Analyse von DNA Modifikationen

Analyse von DNA Modifikationen

Ein Marker, um den Einfluss von Xenobiotica in Organismen zu untersuchen sind DNA Addukte, die nach einer Theorie zur Entwicklung eines Tumors führen können. Studien zu Schädigungen hervorgerufen durch oxydativen Stress oder anderen natürlichen Ursachen sind von großem Interesse. Vor einigen Jahren sind DNA Modifikationen hervorgerufen durch polyzyklische Aromaten intensiv untersucht worden.  Bei diesen Untersuchungen wurde entdeckt, dass auch bei der Kotrollgruppe von nichtbehandelten Tieren signifikante DNA Modifikationen aufgetreten sind. Das Pattern dieser Läsionen war abhängig vom Gewebe, Gattung, Geschlecht, Diät, und vermehrte sich mit dem Alter. Wir haben die Reaktionen von ungesättigten Kohlenwasserstoffen auf ihre Reaktivität mit der DNA untersucht um herauszufinden, ob sie für solche Untergrundschäden an der DNA verantwortlich sein können. Hierfür wurde die Reaktion mit DNA in in-vitro Experimenten umgesetzt und anschließend nach enzymatischem Abbau massenspektrometrisch untersucht.

Software für die Auswertung von Massenspektren

Software für die Auswertung von Massenspektren

MassLib stellt ein reichhaltiges Software Packet dar, mit dem Massenspektren oder Serien von Massenspektren, wie z.B. aus GC/MS Experimenten, aufgearbeitet und interpretiert werden können. Datenbanken mit Referenzspektren können eingebunden werden, bei der Suche nach

• identischen Spektren
• ähnlichen Spektren
• ähnlichen Neutralverlust Patterns,
• ähnlichen Strukturen,
• ausgewählten Strukturmerkmalen,

Die Daten können ebenfalls nach anderen Parametern, wir dem chemischen Namen, Molgewicht, Formeln oder anderen Parametern durchsucht werden. Die Ergebnisse werden in einer Liste dargestellt, in der optional chemische Namen, Strukturen oder Referenzspektren mit Struktur angezeigt werden können.
 

Technische Ausstattung

Thermo Scientific 12 T LTQ-FT

Thermo Scientific 12 T LTQ-FT

mit ESI, APCI, APPI und nano-ESI Quellen; mit einem aktiv abgeschirmten 12T Magnet

Bruker 7T APEX III Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometer (FTICR-MS)

Bruker 7T APEX III Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometer (FTICR-MS)

mit ESI, MALDI, EI Quellen; mit einem aktiv abgeschirmten 7 T Magnet

Finnigan MAT 95

Finnigan MAT 95

doppelt fokussierendes Sektorfeld MS
mit ESI, FAB, EI, CI Quellen
genutzt für akkurate Massenbestimmung
 

Finnigan SSQ 7000

Finnigan SSQ 7000

Quadrupole MS
GC/MS System mit EI und CI Quellen
 

Bruker ESQUIRE 3000

Bruker ESQUIRE 3000

Ionfallen MS
ESI MS Gerät koppelbar mit LC, CZE und on-line Reaktoren
 

Finnigan MAT 8200

Finnigan MAT 8200

doppelt fokussierendes Sektorfeld MS
EI mit automatischer Audevap Schubstange
 

Finnigan MAT 8400

Finnigan MAT 8400

doppelt fokussierendes Sektorfeld MS
EI mit automatischer Audevap Schubstange
 

Thermo TSQ Quantum Ultra AM

Thermo TSQ Quantum Ultra AM

Triple Quadrupole MS
LC/ESI-MS/MS
 

Forschungsberichte

• Forschungsbericht 2011 - 2013 (Englisch)
• Foschungsbericht 2014 - 2016 (Englisch)

Bilder

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Mitarbeiter