Nutzung von Sonnenenergie für die Biokatalyse – Entwicklung von Photo-Bioelektrodenstrukturen für die Synthese Isolation, Stabilisierung, Modifikation und Assemblierung von Photosystemen und Photosystemkomponenten in Hybrid-Assemblies zur Photobiokatalyse (Teilprojekt)

Im Rahmen des Tandemvorhabens sollen lichtaktivierbare Elektrodenaufbauten für die biokatalytische Synthese entwickelt werden. Hierzu sollen zun?chst Photosysteme oder -Komponenten mit Elektroden derart kombiniert werden, dass ein effektiver Photoelektronentransfer m?glich wird. Durch die Kopplung unterschiedlicher Enzymsysteme mit photoaktivierbaren Elektroden soll dann der generierte Photostrom für die biokatalysierte Synthese interessanter und wichtiger chemischer Verbindungen genutzt werden. Für die Etablierung einer solchen photobiokatalytischen Elektrode sollen Hybrid-Funktions-Strukturen aus anorganischen und biologischen Komponenten auf Elektroden aufgebracht werden. Eine effiziente Umwandlung der Lichtenergie in biochemische Wertstoffe ist ein Fernziel des Projekts.
Hauptansatzpunkt ist einerseits die effektive Kopplung isolierter biologischer Photosysteme oder Lichtsammelkomplexe mit nanostrukturierten Elektroden, sowie die Kombination dieser Systeme mit biokatalytischen Umsatzreaktionen. Das Funktionsprinzip soll an Einzelbeispielen demonstriert werden. Wichtige Arbeitsziele sind die effektive Kopplung von Lichtsammlung durch die eingesetzten Proteinkomplexe und die Photostromgenerierung an der Elektrode, die Nutzung der Ladungstr?gererzeugung an der Proteinelektrode für die Reaktion mit weiteren biochemischen Redoxpartnern sowie letztendlich aufbauend auf diesen Elektronentransfer-Kaskaden die Integration biokatalytischer Reaktionen mit der photoaktivierbaren Elektrode für die licht- und potentialgesteuerte Synthese von biochemischen Wertstoffen.