Fachbereich Chemie – Institut für Physikalische Chemie

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In den Arbeitsgruppen der Physikalischen Chemie (dort „Arbeitskreise“ genannt) werden eine Vielzahl von wissenschaftlichen Fragen aus dem Bereich der Materialwissenschaften experimentell wie auch theoretisch bearbeitet. Häufig stehen zudem spannende Anwendungen im Hintergrund. Das Themenspektrum reicht von Batteriematerialien über Selbstorganisation bis hin zum Verständnis der Eigenschaften und Wirkungsweisen biologischer Systeme. Zudem gibt es viele enge Zusammenarbeiten zwischen Physik und physikalischer Chemie.

Arbeitskreis Prof. Björn Braunschweig

Arbeitsgebiete

Die Forschungsschwerpunkte des Arbeitskreises befinden sich auf dem Gebiet von fluiden Grenzflächen und grenzflächenkontrollierten Materialien. Dabei stehen disperse Systeme wie Schäume oder Kolloide, dünne Filme sowie die Elektrochemie von Elektrodenoberflächen im Fokus. Mit Hilfe definierter molekularer Bausteine und deren Selbstorganisation werden maßgeschneiderte Grenzflächen und Materialien von der Nano- bis zur Makro-Skala über Struktur-Eigenschafts-Beziehungen entwickelt. Die Aufklärung der molekularen Struktur an der jeweiligen Grenzfläche sowie deren physikochemischen Eigenschaften unter Gleichgewichts- und Nichtgleichgewichtsbedingungen ist dabei ein wesentlicher Bestandteil der Forschung und stützt sich auf die Anwendung und Weiterentwicklung moderner nichtlinearer optischer Spektroskopie mit ultrakurzen Laserpulsen.

Methoden

  • Summenfrequenz-Schwingungsspektroskopie (SFG)
  • Optische Frequenzverdopplung (SHG)
  • Oberflächenverstärkte Infrarotspektroskopie (SEIRAS)
  • Tensiometrie sowie Grenzflächenrheologie
  • Voltammetrie

Mögliche Themen für Arbeiten

  • In situ Untersuchungen von katalytisch aktiven Oberflächen unter Potentialkontrolle
  • Molekulare Struktur und Selbstorganisation von Polyelektrolyten und Proteinen an Elektrolyt/Gas-Grenzflächen
  • Molekulare Selbstorganisation an Fest/Flüssig-Grenzflächen

Arbeitskreis Prof. Dr. Andreas Heuer – Theorie komplexer Systeme

Forschungsschwerpunkte

  • Energiehyperflächen komplexer Systeme (Gläser, biologische Kettenmoleküle)
  • Theorie nichtlinearer Effekte in rheologischen Experimenten
  • Strukturbildung auf Oberflächen und in Membransystemen
  • Eigenschaften von Batteriematerialien (Polymerelektrolyte)
  • Sportstatistische Fragestellungen

Methodenauswahl

  • Computersimulationen (Molekulardynamik und Monte Carlo)
  • Modellentwicklung und –analyse
  • Entwicklung statistischer Verfahren
  • Einsatz von Grafikprozessoren

Mögliche Themen einer Bachelor-Arbeit

  • Computersimulationen komplexer Flüssigkeiten
  • Computersimulationen zu Energiematerialien
  • Untersuchung des ELO-Ratings in der Sportstatistik

Mögliche Themen einer Master-Arbeit

  • Kooperative Effekte in biologischen Systemen
  • Wasseranomalien aus Sicht der potentiellen Energielandschaft
  • Computersimulationen zu Energiematerialien

Arbeitskreis Prof. Dr. Dagmar Klostermeier – Biophysikalische Chemie

Forschungsschwerpunkte

  • Biologische Nanomaschinen
  • DNA- und RNA-Eigenschaften
  • ATP-getriebene Konformationsänderungen zum Verständnis katalytischer Aktivitäten

Methodenauswahl

  • Molekularbiologische und biochemische Techniken
  • Chromatographie und CD Spektroskopie
  • Zeitaufgelöste Einzel-Molekül Fluoreszenzspektroskopie
  • Konfokale und Total-Reflexions-Fluoreszenz (TIRF)-Mikroskopie

Mögliche Themen einer Bachelor-Arbeit

  • Quantitative Untersuchung von Proteindynamik (Kinetik und thermodynamisches Gleichgewicht) mittels Einzelmolekül-Mikroskopie
  • Analyse von Vielfarben-FRET-Experimenten und simultane Beobachtung zweier Konformationsänderungen
  • Dynamik der Assoziation von Multi-Protein-Komplexen