Darstellung der Herstellung des Filtermaterials aus schon benutztem Kaffeepulver und der Filterwirkung
Bild: Inga Block

Modifikationen von Kaffeesatz als Adsorbens zur Wasserfiltration

Wasser wird zu einer sehr wertvollen Ressource. Wirtschaftlich tragfähige und effiziente Methoden zur Erzeugung von sauberem Wasser für die wachsende Weltbevölke-rung gewinnen daher immer mehr an Bedeutung. Eine mögliche Aufberei-tung zur Reinwasserpro-duktion ist die Entfernung von Schadstoffen durch Adsorption. Obwohl ziemlich teuer, wird dafür häufig Aktivkohle (AC) verwendet. Kaffeesatz (SC) ist hingegen ein reichlich vorhandener und billiger Rohstoff, der täglich weltweit in großen Mengen entsorgt wird und bereits für die Entfernung von z.B. Schwermetallen, Farbstoffen oder organischen Säuren bekannt ist [1-3].

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Darstellung der Herstellung des Filtermaterials aus schon benutztem Kaffeepulver und der Filterwirkung
Bild: Inga Block
Musterplatten, die mit verschiedenen organischen Halbleitern beschichtet sind, haben unterschiedliche Farben. Dank ihrer physikalischen Eigenschaften können sie für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden - zum Beispiel in Solarzellen.
Foto: Karla Fritze

Ungeordnete Halbleiter

Die Forschungsgruppe "Optoelektronik ungeordneter Halbleiter" von Prof. Dr. Safa Shoaee ist daran interessiert, kostengünstige, großflächige und umweltfreundliche Photovoltaiktechnologien zu verstehen und zu entwickeln. Daher untersucht das Team ungeordnete kohlenstoffbasierte Halbleiter, insbesondere organische Halbleiter, um herauszufinden, wie diese Materialien elektrisch und optisch funktionieren und welche ihrer Eigenschaften beeinflussen, wie effizient sie Lichtenergie in elektrische Energie umwandeln.

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Musterplatten, die mit verschiedenen organischen Halbleitern beschichtet sind, haben unterschiedliche Farben. Dank ihrer physikalischen Eigenschaften können sie für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden - zum Beispiel in Solarzellen.
Foto: Karla Fritze

Einkristalle einer Nickel-Komplex-Verbindung (die 3 dunkelblau bis lila Kristalle liegen in einer gelb bis roten Flüssigkeit)
Foto: Dr. Eric Sperlich

Kristallisation & Röntgenstrukturanalyse

Dr. Eric Sperlich leitet am Institut für Chemie der Universität Potsdam die Servicegruppe Röntgenkristallographie. Gemeinsam mit seinem Team übernimmt er die Kristallisation von Substanzen, die Strukturanalyse von Einkristallen mittels Röntgenkristallographie und die anschließende Auswertung. Gemeinsam mit Forschenden hat er bereits über 50 neue Kristallstrukturen veröffentlicht.

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Einkristalle einer Nickel-Komplex-Verbindung (die 3 dunkelblau bis lila Kristalle liegen in einer gelb bis roten Flüssigkeit)
Foto: Dr. Eric Sperlich

3-dimensionales Diagramm, das die Partikelgrößenverteilung nach Durchlaufen des neuartigen Chromatographieverfahren von Dr. Marek Bekir zeigt
Bild: Dr. Marek Bekir

Oberflächensensitive Filtration von Mikropartikeln

Unter der Projektleitung von Dr. Marek Bekir wird eine neue Technologie zur Chromatographie entwickelt, die für Partikel im Mikrometerbereich geeignet ist. Für dieses Verfahren wird ein lichtschaltbares Tensid verwendet. Je nach Material- und Oberflächenmorphologie (Rauheit, Porosität) der Partikel wird unterschiedlich viel Tensid absorbiert.

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3-dimensionales Diagramm, das die Partikelgrößenverteilung nach Durchlaufen des neuartigen Chromatographieverfahren von Dr. Marek Bekir zeigt
Bild: Dr. Marek Bekir

Darstellung der Synthese der beschriebenen Ionogelen
Foto: Alyna Lange

Neuartige Elektrolytmaterialien für Brennstoffzellen

Alyna Langes Forschung in der Gruppe von Prof. Andreas Taubert basiert hauptsächlich auf der Synthese, den Eigenschaften und der Verwendung von ionischen Flüssigkeiten (ILs) und deren Derivaten für die Anwendung als Elektrolyte. ILs sind Salze, die wie unser Speisesalz größtenteils aus Ionen bestehen. Im Gegensatz zu Kochsalzen haben ILs einen Schmelzpunkt unter 100 °C, einige sind sogar bei Raumtemperatur flüssig. Darüber hinaus haben diese Substanzen einen vernachlässigbaren Dampfdruck, sind nicht brennbar und weisen hohe thermische und elektrochemische Stabilität sowie ionenleitende Werte auf.

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Darstellung der Synthese der beschriebenen Ionogelen
Foto: Alyna Lange

Kollage verschiedener Spektren, Strukturen und im Hintergrund ein optischer Tisch mit grünem Laserlicht
Foto: apl. Prof. Michael Kumke

Angewandte Optische Sensorik und Spektroskopie

Die Arbeitsgruppe Angewandte Optische Sensorik und Spektroskopie unter der Leitung von apl. Prof. Michael Kumke legt den Fokus der Forschung auf Lanthanide, die als Lumineszenzsonden in den Lebens- und Umweltwissenschaften wie auch in der klinischen Diagnostik in down shifting und frequency upconversion Anwendungen genutzt werden. Da im Falle der Frequenzaufkonversion die zur Anregung benötigte elektromagnetische Strahlung im NIR-Bereich liegt und in diesem Bereich nur eine geringe Absorption durch Wasser und andere biologische Materialien stattfindet, ist das Potential für optisch-basierte Sensorik in Anwendungen der Lebens- und Umweltwissenschaften sehr groß. Ein Augenmerk liegt auf der Herstellung neuartiger Lanthanid-haltiger Nanopartikeln, deren Oberfläche mit Biomarkern modifiziert wird. Weitere laufende Forschungsvorhaben befassen sich u.a. mit bio-inspirierten Filtermaterialien zur Lanthanid-Rückgewinnung, physiko-chemischen Prozessen im Nah- und Fernfeld von Endlagern, Nanopartikel für SOEC/SOFC-Anwendungen, sowie der Ferndetektion von Lecks in Wasserstoffleitungen.

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Kollage verschiedener Spektren, Strukturen und im Hintergrund ein optischer Tisch mit grünem Laserlicht
Foto: apl. Prof. Michael Kumke

LAMP-basierte Detektion viraler RNA mitttels eines Teststreifenassays (Schema adaptiert von Milenia Biotec GmbH)
Foto: Prof. Frank Bier

Hochempfindliche und zuverlässige POC-Technologien für die Diagnostik

Die Arbeitsgruppe Molekulare Bioanalytik und Bioelektronik von Prof. Dr. Frank Bier konzentriert sich auf die medizinische Diagnostik, insbesondere die Entwicklung von Point-of-Care Tests (POCT) unter Verwendung unterschiedlicher molekularbiologischer und biochemischer Techniken. Derzeit fokussiert sich die Arbeit auf verschiedene Assay- Entwicklungen zum Nachweis von COVID-19. Die Hauptmotivation besteht in der Ausführung intelligenter und innovativer POCT für Heimtests. Eines der Forschungsprojekte untersucht den Nachweis von viraler RNA zur frühzeitigen und zuverlässigen Diagnose von Infektionen mit SARS-CoV-2 und anderen Krankheitserregern. Für den einfachen und sensitiven Nachweis wird das Teststreifenformat mit der viel beachteten Technik der Loop-mediated isothermal amplification (LAMP) von Nukleinsäuren kombiniert.

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LAMP-basierte Detektion viraler RNA mitttels eines Teststreifenassays (Schema adaptiert von Milenia Biotec GmbH)
Foto: Prof. Frank Bier

schematische Darstellung der absorbierenden Wirkung der eingesetzten Substanz und des Effekts auf kontaminiertes Wasser
Foto: Prof. Dr. Andreas Taubert

Nachhaltige und kostengünstige Materialien zur Wasseraufbereitung

Adsorbentien auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen und Abfallstoffen aus der Lebensmittel- und Agrarindustrie werden durch unterschiedliche chemische Modifikationen, thermischer Behandlung und Zugabe weiterer funktioneller Komponenten, wie Ton, hergestellt. Die resultierenden Materialien wirken als Adsorbentien, die zur Entfernung von Schwermetallen, organischen Schadstoffen sowie Pharmazeutika, Pestiziden, Herbiziden und biologischen Verunreinigungen eingesetzt werden können.

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schematische Darstellung der absorbierenden Wirkung der eingesetzten Substanz und des Effekts auf kontaminiertes Wasser
Foto: Prof. Dr. Andreas Taubert

Gold-Nanostern
Foto: Prof. Dr. Joachim Koetz

Superstrukturen mit Nanopartikeln definierter Form und Größe

Die Arbeitsgruppe von Prof. Joachim Koetz befasst sich mit der Herstellung von Nanopartikeln unterschiedlicher Form und Größe und deren Anwendung in der Sensorik und bei der oberflächenverstärkten Raman-Spektroskopie zur Detektion von Molekülen und Reaktionsmechanismen. Dabei spielt die Abtrennung und Isolierung anisotroper Nanopartikel (Nanodreiecke und Nanosterne) und deren Oberflächenmodifizierung eine entscheidende Rolle. Des Weiteren steht neben der Selbstorganisation von Gold- und Magnetit-Nanopartikeln die Einbringung von Nanopartikeln in Janus Emulsionen im Fokus der Forschung. Dies eröffnet die Möglichkeit, die Tropfengröße von stimuli-sensitiven Janus Emulsionen bzw. die Porengröße daraus resultierender Aerogele gezielt einzustellen. Die ultraleichten magnetischen Aerogele können zur Aufreinigung von Flüssigkeiten (Farbstoff- und Ölschichtabtrennung) verwendet werden.

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Gold-Nanostern
Foto: Prof. Dr. Joachim Koetz

Zerstörung der äußerem Membran eines Mikroorganismus durch ein Polymer
Foto: Dr. Matthias Hartlieb

Antimikrobielle Polymere

Die Ausbildung von Antibiotikaresistenzen ist eine stetig wachsende Herausforderung im Gesundheitswesen. Nach Lösungen sucht hier die von Dr. Matthias Hartlieb geleitete Emmy Noether – Forschungsgruppe Polymere Biomaterialien.
Ziel der Wissenschaftler*innen ist es membranaktive, antimikrobielle Polymere zu entwickeln, welche so selektiv gegenüber pathogene Bakterien sind, dass sie konventionellen Antibiotika Konkurenz machen. Auch Oberflächenbeschichtungen (auf medizinischen Geräten oder Implantaten) werden in Zukunft untersucht. Der Vorteil solcher Materialien: Resistenzentwicklung ist fast ausgeschlossen.

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Zerstörung der äußerem Membran eines Mikroorganismus durch ein Polymer
Foto: Dr. Matthias Hartlieb

Schematische Darstellung der Polymerisation und stofflichen Umsetzung inklusive Strukturformeln
Foto: Prof. Dr. Helmut Schlaad
Schematische Darstellung der Polymerisation und stofflichen Umsetzung inklusive Strukturformeln

Cellulose derivierter neuartiger Biokunststoff

Dieses Bioplastik ist die erste Polymerisation von Levoglucosenylmethylether (LME), welches aus nachhaltigen Rohstoffen (Cellulose) gewonnen und in der Forschungsgruppe von Prof. Helmut Schlaad entwickelt wurde.

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Schematische Darstellung der Polymerisation und stofflichen Umsetzung inklusive Strukturformeln
Foto: Prof. Dr. Helmut Schlaad
Schematische Darstellung der Polymerisation und stofflichen Umsetzung inklusive Strukturformeln

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Dieses Projekt wird gefördert vom Land Brandenburg und aus dem Euro­päischen Fonds für Regionale Entwicklung.