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Mit seiner Forschung an mikroporösen Kristallen (MOFs) holt Paolo Falcaro einen ERC Consolidator Grant an die Technische Universität Graz. Das European Research Council dotiert die Forschung an diesen hochfunktionalen, zukunftsträchtigen Materialien mit rund 2 Millionen Euro.
Poröse Kristalle, sogenannte „metal-organic frameworks“ (MOFs), gehören zu den Shooting-Stars der Materialwissenschaft. MOFs bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Sie haben eine hohe Porosität und somit eine extrem große Oberfläche: Ein Teelöffel MOFs hat die Oberfläche eines Fußballfeldes. Dank ihrer unzähligen, einheitlich großen Poren könnten MOFs in Zukunft beispielsweise zur Speicherung von Gas oder von pharmazeutischen Wirkstoffen ebenso eingesetzt werden wie zur Katalyse oder chemischen Stofftrennung, wo MOFs wie „molekulare Tore“ funktionieren. Die Poren der Kristalle sind dabei in ihrer Größe veränderbar und lassen sich chemisch funktionalisieren. In Nature Materials 16 (2017) konnten Paolo Falcaro et al. erstmals das in Anordnung und Ausrichtung kontrollierte Wachstum von MOFs nachweisen, was diese Materialklasse für den multifunktionalen Einsatz in Mikroelektronik, Optik, Sensorik oder Biotechnologie höchst interessant macht und in der Materialforschung für Begeisterung sorgt.
POPCRYSTAL: Auf dem Weg zu neuen technologischen Applikationen
An diesem Nachweis setzt das vom European Research Council (ERC) nun mit einem ERC Consolidator Grant ausgezeichnete Projekt POPCRYSTAL – Precisely Oriented Porous Crystalline Films and Patterns – von Paolo Falcaro vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der TU Graz an. Paolo Falcaro freut sich über die hochdotierte Auszeichnung und erklärt: „Das Projekt POPCRYSTAL fokussiert auf die Herstellung kristalliner Materialien mit exakt ausgerichteten Poren. Wenn wir die Porenorientierung von MOFs präzise steuern können, wird es möglich, effiziente Geräte für Anwendungen in der Optik, der Sensorik oder der Mikroseparation herzustellen.“ In den kommenden fünf Jahren wird sich das Team rund um Paolo Falcaro mit sämtlichen Mechanismen und Parametern rund um Entstehung, Ausdehnung, Eigenschaften und Steuerung von MOFs beschäftigen. Ziel ist die Entwicklung von Mikrofilmen und Mikrostrukturen auf Basis exakt ausgerichteter Kristalle, die dann in der Herstellung smarter Bauteile wie Mikrochips oder Sensoren Anwendung finden.
Enormes Potenzial für industrielle Anwendungen
Denkt man diesen Ansatz über das Projekt POPCRYSTAL hinaus, so eröffnen sich zukünftig vielversprechende Möglichkeiten der industriellen Anwendung von MOFs: Schleust man etwa Farbstoffe in die Poren der Kristalle ein, ergeben sich vielfältige Verwendungsmöglichkeiten in der Optik, durch Integration von Nanopartikeln sind neue Entwicklungen in der Sensorik denkbar und lädt man MOFs mit anderen funktionellen Materialien auf, dann öffnen sich neue Wege in der Mikroelektronik. Auch das Beispiel industrieller Separationsprozesse veranschaulicht das Potenzial von MOF-Anwendungen: Ein großer Teil des Energieverbrauchs der Industrie fließt in industrielle Trennverfahren. Hier könnte durch den Einsatz von MOFs Energie gespart und die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen am Markt gesteigert werden.
Biographische Skizze: Univ.-Prof. Dott.mag. Dr. Paolo Falcaro
Geboren im italienischen Padua studierte Paolo Falcaro an den Universitäten Padova und Bologna und promovierte 2006 an der Universität Bologna in Werkstoffkunde. Zu Beginn seiner Karriere widmete er sich der angewandten Forschung und entwickelte bei Civen/Nanofab Italien nanostrukturierte Materialien für die Industrie. 2009 zog es Falcaro nach Australien zur nationalen Forschungsorganisation Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO), wo er ein Forschenden-Team leitete, das sich mit der Herstellung poröser Kristalle beschäftigte. Er war Gastprofessor an der Osaka Prefecture University und der Kyoto University, beide in Japan. Seit 1. April 2016 ist Paolo Falcaro Universitätsprofessor für Bio-based Materials Technology an der Fakultät für Technische Chemie, Verfahrenstechnik und Biotechnologie der TU Graz und stellvertretender Leiter des Instituts für Physikalische und Theoretische Chemie. Falcaro hält auch einen Lehrauftrag an der University of Adelaide, Australien. Der Forschungsschwerpunkt von Falcaro liegt auf sogenannten Metal-Organic Frameworks (MOFs), mesoporösen Materialien und funktionellen Nanopartikeln für Anwendungen in Sensorik oder Biotechnologie. Er arbeitet dabei mit Kristallwachstumsmethoden, mit Sol-Gel- und Self Assembly-Methoden, um neue Verbundwerkstoffe herzustellen. Erst vor wenigen Wochen gelang es Falcaro und seinem Konsortium sich für das Projekt „Porous Materials @ Work“ im Rahmen der Leadprojekt-Förderung der TU Graz die Fördersumme von 1,5 Millionen Euro zu sichern. Das Projekt startet im Sommer 2018. Mit Paolo Falcaro hat die TU Graz ihren sechsten ERC Grant-Preisträger in nur vier Jahren.
An der TU Graz ist die Materialforschung im Field of Expertise „Advanced Materials Science“ verankert, einem von fünf strategischen Forschungsschwerpunkten.
Kontakt:
Paolo FALCARO
Univ.-Prof. Dott. mag. Dr.
Institut für Physikalische und Theoretische Chemie
Tel.: +43 316 873 32203
E-Mail: paolo.falcaro@tugraz.at
https://www.tugraz.at/institute/ptc/research/falcaro-group/
https://www.tugraz.at/tu-graz/services/news-stories/medienservice/einzelansicht/...
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ERC Consolidator Grant-Preisträger Paolo Facaro
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Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten
Chemie, Physik / Astronomie, Werkstoffwissenschaften, Wirtschaft
überregional
Forschungsergebnisse, Forschungsprojekte
Deutsch
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