MERCUR fördert vier neue kooperative Forschungsprojekte an der UA Ruhr

Im Projekt „ELI-VR – Embodied Learning in Virtual Reality: Räumlich-sensomotorische Erfahrung von Zahlenraumvorstellungen und Stellwertsystemen für Grundschulkinder“ möchten Wissenschaftler*innen das Mathematiklernen von Grundschulkindern verbessern. In der Schule werden mathematische Strukturen überwiegend kognitiv mit abstrakt-symbolischen Repräsentationen vermittelt. Viele Grundschulkinder stellt dies vor große Herausforderungen. Denn beim Lernen spielen nicht nur kognitive, sondern auch motorische und sensorische Prozesse eine wichtige Rolle. Prof. Jörg-Tobias Kuhn von der Fakultät Rehabilitationswissenschaften der TU Dortmund und Prof. Maic Masuch von der Universität Duisburg-Essen erforschen daher im Projekt neue Möglichkeiten der Virtual Reality, die räumliche Erfahrungen des eigenen Körpers mit mathematischen Phänomenen verbinden kann. Eine spielerische Interaktion kann zudem die Angst vor Fehlern senken und Interesse am Ausprobieren wecken. Am Entwicklungsprozess sollen auch Kinder beteiligt werden. Die Fördersumme des Projekts beträgt rund 300.000 Euro.

Das Projekt „Kombinatorische Expressionssysteme für komplexe Gene – Ein Werkzeugkasten für die effiziente Katalysatoridentifikation“ widmet sich neuen Biokatalysatoren. Um das Potenzial der Bioökonomie und industriellen Biotechnologie für umweltfreundlichere Prozesse in der chemischen und pharmazeutischen Industrie voll zu realisieren, werden biologische Katalysatoren benötigt. Biokatalysatoren aus Mikroorganismen mit einem hohen Guanosin(G)/Cytosin(C)-Gehalt stellen dabei eine besondere Herausforderung dar, da dieser ein simples Manipulieren via Standard-Molekularbiologie verhindert. Hier werden gut charakterisierte und zuverlässig einsetzbare Bausteine – sogenannte Biobricks – benötigt, die man nach ingenieurwissenschaftlichen Prinzipien leicht zusammenbauen und abwandeln kann. In diesem Projekt bauen Dr. Katrin Rosenthal von der Fakultät Bio- und Chemieingenieurwesen der TU Dortmund und Prof. Dirk Tischler von der Ruhr-Universität Bochum daher eine gemeinsame Biobrick-Sammlung auf. Damit entsteht ein Werkzeugkasten für die Synthetische Biologie, der auch durch andere Partner genutzt werden kann und weitere Forschungsarbeiten ermöglicht, wie die schnelle Durchmusterung neuer Biokatalysatoren sowie die Entwicklung neuer Produktionssysteme im Bereich der Naturstoff- und Wirkstoffproduktion. Die Fördersumme beträgt 100.000 Euro.

Im Projekt „Synthese, (Phasen-)Verhalten und katalytische Aktivität lasergenerierter Nanopartikel in flüssigen Mehrphasensystemen“erforschen Wissenschaftler*innen innovative Katalysatorsysteme für vielfältige neue Reaktionen. Zur nachhaltigen und direkten Synthese von Plattformchemikalien stellt die Katalyse eine Schlüsseltechnologie dar. Übergangsmetalle erlauben als Homogenkatalysatoren hohe Umsatzraten und Selektivitäten während Heterogenkatalysatoren eine hervorragende Prozessierbarkeit und eine gute Fähigkeit zum Recycling aufweisen. Die quasi-homogene Nanopartikelkatalyse vereint die Vorteile von hoher Selektivität und Prozessierbarkeit und besitzt somit ein enormes Potenzial, falls die Abtrennung und das Recycling der Nanopartikel effizient gelingen. Einen Ansatz bieten sogenannte flüssige Mehrphasensysteme. Diese erfordern phasenselektive und in wählbaren Lösungsmitteln dispergierte Nanopartikel. Während konventionelle Synthesen diesen Anforderungen nur eingeschränkt gerecht werden, erlaubt die laserbasierte Kolloidsynthese die Nanopartikelpräparation in diversen Lösungsmitteln. Diese sind jedoch noch nie als quasi-Homogenkatalysatoren in Mehrphasensystemen eingesetzt worden. In dem neuen Projekt kombinieren Dr. Thomas Seidensticker von der Fakultät Bio- und Chemieingenieurwesen der TU Dortmund und Dr. Sven Reichenberger von der Universität Duisburg-Essen nun erstmals beide Technologien, um lasergenerierte quasi-homogene Nanopartikelkatalysatoren recycelbar in technisch relevanten Hydrierungsreaktionen mit flüssigen Mehrphasensystemen einzusetzen. Die Fördersumme beträgt 100.000 Euro.

Im Projekt „Teaching a new god new tricks – Asymmetric organocatalysis based on halogen- and chalcogenbonding“ planen die Antragsteller Prof. Stefan Huber (Fakultät für Chemie und Biochemie, RUB) und Prof. Jochen Niemeyer (Heisenberg-Professor für Organische und Supramolekulare Chemie an der UDE) neuartige, supramolekular aufgebaute Katalysatoren zu entwickeln, die Halogen-Brücken und Chalkogenbrücken für die nicht-kovalente Wechselwirkungen nutzen. Besonders Halogenbrücken spielen schon lange eine große Rolle als strukturgebende Einheiten und werden gezielt zum Design von Festkörperstrukturen genutzt. Diese Katalysatoren sollen modular über die genannten Wechselwirkungen eine große chirale Tasche zwischen Makrocyclus und Achse aufbauen, um stereoselektive Reaktionen zu katalysieren. Katalyse - ist eine Schlüsseltechnologie für die Zukunft in der Chemie insbesondere für den Aufbau hochkomplexer Moleküle in der medizinischen Chemie und der Materialchemie. Die Fördersumme beträgt knapp 240.000 Euro.