Von der biologischen zur industriellen Katalyse: Untersuchungen zur Ammoniaksynthese und -zersetzung mittels moderner Spektroskopie: Nordrhein-Westfälische Akademie der Wissenschaften und der Künste

Von der biologischen zur industriellen Katalyse: Untersuchungen zur Ammoniaksynthese und -zersetzung mittels moderner Spektroskopie

Prof. Dr. Serena DeBeer, Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion, Mülheim a. d. R.

Die Umwandlung von Stickstoffgas (N2) in Ammoniak (NH3) ist ein Prozess von zentraler Bedeutung – sowohl für die biologische Stickstofffixierung, die das Leben auf der Erde ermöglicht, als auch für die industrielle Herstellung von Düngemitteln. Umgekehrt gewinnt die Zersetzung von Ammoniak zunehmend an Bedeutung als kohlenstofffreie Quelle für Wasserstoff und könnte somit einen wichtigen Beitrag zu zukünftigen nachhaltigen Energiesystemen leisten.

Für die Entwicklung effizienterer und nachhaltigerer Verfahren ist ein tiefgehendes Verständnis der zugrunde liegenden molekularen Mechanismen unerlässlich. Unsere Forschung konzentriert sich auf den Einsatz moderner spektroskopischer Methoden zur Untersuchung von Katalysatoren – sowohl aus biologischen als auch aus industriellen Systemen. Zum Einsatz kommen unter anderem hochauflösende Röntgenabsorptions- spektroskopie, Röntgenemissionsspektroskopie sowie weitere komplementäre Techniken wie Elektronenspinresonanz- und Mössbauerspektroskopie. Diese experimentellen Daten werden durch fortschrittliche quantenchemische Berechnungen ergänzt, um ein detail- liertes Bild der elektronischen und strukturellen Eigenschaften der Katalysatorsysteme zu erhalten.

Der Vortrag wird aktuelle Erkenntnisse zur Wirkungsweise des Enzyms Nitrogenase sowie zu eisenbasierten Katalysatoren für die Ammoniaksynthese und -zersetzung vorstellen. Diese Ergebnisse tragen zur Entwicklung neuer Katalysatorsysteme für eine nachhaltige chemische Energiewandlung bei.

Der Vortrag wird auf Englisch gehalten.

Serena DeBeer ist Professorin und Direktorin am Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion in Mülheim an der Ruhr, Deutschland. Zudem ist sie Adjunct Professor am Department of Chemistry and Chemical Biology der Cornell University, Honorar- professorin sowohl an der Ruhr-Universität Bochum als auch an der Universität Duisburg- Essen und Gruppenleiterin der PINK-Beamline am Energy Materials In-Situ Laboratory des Helmholtz-Zentrums in Berlin.

Sie erhielt ihren Bachelorabschluss in Chemie 1995 an der Southwestern University und promovierte 2002 an der Stanford University. Von 2002 bis 2009 war sie Wissenschaftlerin am Stanford Synchrotron Radiation Laboratory, bevor sie eine Professur an der Cornell University übernahm.

Sie ist Trägerin eines Synergy Grants des Europäischen Forschungsrats (2019), des Inorganic Chemistry Lectureship Awards der American Chemical Society (2016), des Early Career Awards der Society of Biological Inorganic Chemistry (2015), eines Consolidator Grants des Europäischen Forschungsrats (2013), eines Kavli Fellowships (2012) sowie eines Alfred P. Sloan Research Fellowships (2011).

Kürzlich wurde sie mit dem Seaborg Lectureship Award der UC Berkeley (2023), der R. J. P. Williams Lectureship der Universität Oxford (2022) und der Michael Lappert Lectureship der Royal Society of Chemistry (2024) ausgezeichnet.

Von 2018 bis 2024 war sie Associate Editor bei Chemical Science (Royal Society of Chemistry) und ist seit 2024 Associate Editor bei Journal of the American Chemical Society (JACS, American Chemical Society).

Die Forschung in der Arbeitsgruppe DeBeer konzentriert sich auf die Entwicklung und Anwendung fortschrittlicher röntgenspektroskopischer Methoden zur Aufklärung zentraler Mechanismen in der biologischen und chemischen Katalyse.