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Juniorprofessur für Photonische Materialien
Jun.-Prof. Dr. Alexander Schiller
Stiftungs-Juniorprofessur der Carl-Zeiss-Stiftung
Abb. 1. NO/CO-freisetzende Materialien durch Einbettung von Metallkomplexen in Polymeren.
Forschungsschwerpunkte
Die Arbeitsgruppe Schiller forscht über biomimetische Signaltransduktion mit chemischen Modellen: Als Vorbild dienen
neuronale Prozesse in Synapsen und deren Signalverarbeitung. Diese bestehen im wesentlichen aus Signalgenerierung durch
Freisetzung von kleinen Molekülen (Neurotransmitter), selektive Signaldetektion und deren Prozessierung.
In allen drei Punkten entwickelt die Arbeitsgruppe Schiller Konzepte zur Modellierung mit anorganisch-chemischen,
sensorischen und materialwissenschaftlichen Werkzeugen:
Signalgenerierung: NO & CO freisetzende Moleküle und Materialien
Signaldetektion: Supramolekulare analytische Chemie mit Boronsäurerezeptoren
Signalprozessierung: Molekulare Logik und Rechnen
32 — FORSCHUNG
Signalgenerierung: NO & CO freisetzende Moleküle und Materialien
Es werden optimierte Nitrosyl/Carbonyl-Metallkomplexe
hergestellt, die durch Bestrahlung mit Licht Stickstoffmono-
xid oder Kohlenmonoxid freisetzen. Diese NO/CO-
freisetzenden Moleküle (NORMs & CORMs) müssen be-
stimmte Anforderungen erfüllen wie Wasserlöslichkeit,
gesteuerte NO/CO-Abgabe und Unbedenklichkeit der Kom-
plexe sowie ihrer Abbauprodukte. Um den Mechanismus
der NO/CO-Abgabe zu untersuchen, werden die Nitrosyl/
Carbonyl-Komplexe mit verschiedenen Metallen, Liganden-
umgebungen und variierenden NO/CO-Gehalten syntheti-
siert. Photoaktive Nitrosyl/Carbonyl-Metallkomplexe wer-
den durch ein Liganden-Design für die Anregung im sicht-
baren Licht ausgestattet. Es werden NORMs und CORMs
mit neuartigen Funktionalitäten entwickelt, wie z. B. eine
schaltbare Löslichkeit oder lumineszierende und Raman-
aktive Detektorsysteme. Die Analyse der physikochemi-
schen Prozesse während der NO/CO-Abgabe führt in einer
Regelkreis-analogen Rückkopplung zu verbesserten NORMs
& CORMs. Diese Komplexe werden in biologischen Syste-
men in der Forschergruppe FOR 1738 „Häm und Hämab-
bauprodukte“
(www.hhdp.uni-jena.de) verwendet.
Im Gegensatz zu wasserlöslichen NORMs und CORMs
ist es aber auch vorteilhaft, unlösliche NO/CO-abgebende
Materialien (NORMAs & CORMAs) einzusetzen, die nach
der NO/CO-Abgabe zusammen mit den Zersetzungspro-
dukten entfernt werden können. Hierfür werden bekannte
und neue Nitrosyl/Carbonyl-Metallkomplexe für die Ein-
bettung in Polymere genutzt, damit Nanofaser-Vliese
mittels Electrospinning generiert werden können.
[1] Becker T., Kupfer S., Wolfram M., Görls H., Schubert U.S., Anslyn E.V.,
Dietzek B., Gräfe S., Schiller A. (2015): Sensitization of NO-Releasing Ruthe-
nium Complexes to Visible Light. Chem. Eur. J. DOI: 10.1002/
chem.201502091.
[2] Schiller A., Wyrwa R. (2014): Light-induced nanoporosity in electrospun
non-wovens, Nano Today, 9.
[3] Heinemann S.H. , Hoshi T., Westerhausen M., Schiller A. (2014): Carbon
monoxide – physiology, detection and controlled release. Chem. Commun.,
DOI: 10.1039/C3CC49196J.
[4] Bohlender C., Gläser S., Klein M., Weisser J., Thein S., Neugebauer U.,
Popp J., Wyrwa R., Schiller A. (2012): Light-triggered CO release from nano-
porous non-wovens, J. Mater. Chem. B. DOI: 10.1039/C3TB21649G.
[5] Bohlender C., Wolfram M., Goerls H., Imhof W., Menzel R., Baumgaertel
A., Schubert U.S., Mueller U., Frigge M., Schnabelrauch M., Wyrwa R.,
Schiller A. (2012): Light-triggered NO release from a nanofibrous non-
woven. J. Mater. Chem. DOI: 10.1039/C2JM15410B.