Künstliche lichtgesteuerte Katalysatorsysteme

• Published in: Angewandte Chemie 2010-07, Vol.122 (30), p.5176-5200
• Main Authors: Stoll, Ragnar S., Hecht, Stefan
• Format: Article
• Language: ger
• Subjects: Chemistry; Intelligente"︁ Materialien; Katalyse; Molekulare Funktionseinheiten; Photoaktivierung; Photochromie
• ISSN: 0044-8249; 1521-3757
• DOI: 10.1002/ange.201000146

Kontrolle über einen Gegenstand oder einen gesamten Prozess auszuüben, ist zweifelsohne der ultimative Beweis für dessen Verständnis und ermöglicht erst die vollständige Nutzung seines Potenzials. Vor diesem Hintergrund haben Chemiker in den vergangenen Jahrzehnten für die meisten (relevanten) chemischen Reaktionen nicht nur eine Vielzahl von Katalysatoren entwickelt und optimiert, sondern vor kurzem auch damit begonnen, Steuerungselemente in das Katalysatordesign einzuführen. Diese integrierten Kontrolleinheiten werden durch Einwirkung geeigneter Stimuli reguliert, wobei Licht aus wissenschaftlicher und technologischer Sicht vermutlich am attraktivsten ist. Bestrahlung kann hierbei prinzipiell sowohl Aktivität als auch Selektivität in einem gegebenen katalytischen System mit hoher räumlicher und zeitlicher Präzision steuern, die zu einer allgemeinen Lokalisierung und Verstärkung des optischen Signals und dessen Umwandlung in chemische Aktivität führt. Während in der Natur dieses Konzept bereits erfolgreich Anwendung findet, im Speziellen beim Sehprozess und bei der Photobewegung, eröffnen derartige künstliche lichtgesteuerte katalytische Systeme einzigartige Möglichkeiten und verfügen über ein hohes Potenzial für zukünftige Anwendungen. In diesem Aufsatz beschreiben wir die grundsätzliche Idee der lichtgesteuerten Katalyse basierend auf photoaktivierbaren und photoschaltbaren Systemen und diskutieren relevante Beispiele aus der älteren und neueren Literatur. Das Einschalten von Licht erzeugt ein aktives Katalysatorsystem, das dank der hohen räumlichen und zeitlichen Auflösung des Lichtimpulses eine spezifische chemische Umsetzung an einem festgelegten Ort zu einer festgelegten Zeit ermöglicht. Solche künstlichen lichtgesteuerten Systeme können für spezifische Aufgaben maßgeschneidert werden.