Projektbeschreibung
Ein molekulares Bild des mechanisch induzierten Bruchs und der Neubildung chemischer Bindungen
Mit der Einzelmolekülkraftspektroskopie lassen sich molekulare Prozesse durch Anwendung mechanischer Kräfte erforschen. Derartige Experimente verschaffen uns völlig neue Einblicke in die Struktur und Funktion biologischer Systeme, auch der DNS und Proteine. Wegen der geringen Größe der synthetischen Objekte wird dieses Verfahren in der Chemie jedoch noch nicht ausreichend genutzt. Die Möglichkeit, jeweils ein Molekül zu belasten, würde das grundlegende Verständnis chemischer Bindungen vertiefen und offene Fragen im Zusammenhang mit ihrer mechanischen Stabilität, Reversibilität und Lebensdauer unter mechanischer Last beantworten. Die an dem EU-finanzierten Projekt ChemForce teilnehmenden Forschenden werden gebundene chemische Bindungen in verschiedenen Geometrien und Umgebungen synthetisieren und untersuchen sowie neue Ansätze für die Einzelmolekülkraftspektroskopie verfolgen, um die Neubildung von Bindungen nach deren Bruch zu erkunden. Die Projektforschung könnte den Schlüssel zur Entwicklung wirksamerer selbstheilender Werkstoffe liefern.
Ziel
During the last three decades, physicists and biophysicists have largely exploited single-molecule force spectroscopy (SMFS) to advance many fields of physics, nanotechnology, and biology. The ability to probe one molecule at a time allows us to ask and answer questions that are impossible, or extremely difficult, to approach by ensemble techniques.
Chemists did not fall into steps behind physicists and biologists and have benefited little from the advent of SMFS. The mechanics of bonds, which is still in its infancy, could largely benefit from SMFS. A big question like how forces and chemistry affect each other? merits special attention. Major questions, especially concerning the mechanical reversibility of bonds and bond lifetime under tension, could be elucidated.
Over the last years, my group has acquired the needed expertise and has developed a range of pioneering SMFS approaches that now allow us to tackle this big question requiring a considerable joint effort between synthetic chemists, chemical physicists and engineers. The extreme difficulty to probe bond reformation after its rupture has been a major failure of SMFS for the last 25 years. We propose here to solve this problem and adapt SMFS to obtain a detailed picture of the mechanics and reversibility of bonds. We will design, synthesize and probe a series of supramolecular and (dynamic) covalent tethered bonds in various geometries and chemical environments. The tethered structure will ensure that the partners of the bond stay in close proximity after being broken open, leaving the possibility of rebinding. This will offer remarkable opportunities to investigate in detail how mechanical forces and proximity can trigger chemical reactions.
If we wish to gain a deeper understanding of how forces and chemistry affect each other and open new possibilities for chemical synthesis and materials science, the development of SMFS adapted to detailed chemistry investigations remains a frontier to be conquered.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Das Projektteam hat die Klassifizierung dieses Projekts bestätigt.
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Das Projektteam hat die Klassifizierung dieses Projekts bestätigt.
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) ERC-2021-ADG
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