BERLIN / LONDON (IT BOLTWISE) – Die Royal Society of Chemistry ehrt den TU-Chemiker Matthias Driess mit dem Centenary Prize. Der Preis würdigt Arbeiten zu neuartigen Siliziumverbindungen, nachhaltigeren Katalysatoren und Materialansätzen für die Energiewende. Entscheidend ist dabei der Transfer von grundlegender Molekülchemie in ressourcenschonende Prozesse, etwa durch das gezielte Ersetzen kritischer Rohstoffe und Edelmetalle. Für Unternehmen und Forschungskooperationen dürfte die Auszeichnung die Aufmerksamkeit auf siliziumbasierte Katalyse- und Materialplattformen weiter erhöhen.
Wenn Chemie nicht nur im Labor bleibt, sondern technische Engpässe adressiert, wird sie für den Markt plötzlich sehr konkret: Genau in dieses Spannungsfeld fällt die aktuelle Auszeichnung von Prof. Dr. Matthias Driess. Die Royal Society of Chemistry (RSC) hat den Leiter des Fachgebiets „Metallorganik und Anorganische Materialien“ an der TU Berlin mit dem „Centenary Prize for Chemistry and Communication“ geehrt. Damit rückt eine Forschung in den Fokus, die Molekülchemie, Materialdesign und Wissenschaftskommunikation bewusst miteinander verknüpft. Die Botschaft ist klar: Grundlagenarbeit kann zum Hebel für effizientere Energie- und Produktionsprozesse werden, wenn sie von Beginn an auf Transferfähigkeit ausgelegt ist.
Technisch beginnt die Geschichte bei Silizium, einem Element, das zwar in großen Mengen verfügbar ist, chemisch aber lange als weniger „flexibel“ galt als Kohlenstoff. Driess’ Arbeitsgruppe zeigt, dass sich diese Wahrnehmung mit synthesechemischer Raffinesse korrigieren lässt. Besonders bemerkenswert sind stabile Silizium-Analoga bekannter organischer Strukturmotive wie Ketone: Die Realisierung der ersten raumtemperaturstabilen „Silanone“ galt über ein Jahrhundert als schweres Ziel. Darauf aufbauend gelang die Entwicklung einer neuen Klasse, der „Silylone“, deren Existenz zunächst theoretisch vorhergesagt war. Diese reaktiven Siliziumzentren ermöglichen zudem Bindungspaletten, die auch für optoelektronische Anwendungen wie LEDs oder Elektrolumineszenzkameras relevant sind.
Ein weiterer technischer Schwerpunkt verknüpft die Siliziumchemie direkt mit Katalyse—und damit mit industriell relevanten Reaktionspfaden. Im Kontext des Exzellenzclusters UniSysCat arbeitet die Gruppe daran, dass zweiwertige Siliziumverbindungen, sogenannte Silylene, die Leistungsfähigkeit metallbasierter Katalysatoren steigern können. Der Ansatz steht dabei im Wettbewerb zu etablierten Systemen auf Basis von Phosphinliganden. Die Praxisrelevanz wächst, weil Nickelhaltige Verbindungen in bestimmten Anwendungen Edelmetalle ersetzen könnten, darunter Palladium: Das reduziert Kostenpotenzial und begegnet gleichzeitig toxikologischen und Beschaffungsrisiken. Solche hochselektiven Katalysatoren zielen auf zentrale Umwandlungen wie die Herstellung von Fetten aus Ölen, Wirkstoffe in der Pharmaindustrie oder organische Wasserstoffspeicher.
Marktseitig ist die Auszeichnung auch deshalb hochkarätig, weil Katalysatoren und Energiematerialien derzeit zu den Bereichen zählen, in denen Unternehmen ihre Resilienz gegenüber Rohstoffknappheit und Preisschwankungen erhöhen. Driess’ Arbeiten bewegen sich zudem in einem Umfeld, in dem Wettbewerber längst an „kritische-Stoffe“-Strategien arbeiten. So ist Evonik als Partner bereits im Kontext einer ITO-Weiterentwicklung genannt, während größere Chemie- und Materialkonzerne parallel in Richtung Substitution knapper Rohstoffe und Energieeffizienz in der Produktion forschen. Experten betonen in solchen Fällen oft nicht nur die Reinheit der Materialien, sondern auch die Prozessstabilität über Skalierungsschritte hinweg—ein Punkt, der bei Driess’ Materialansätzen für elektrolumineszente Bauelemente und industrielle Stabilität adressiert wird.
Wie aus der Forschung in Richtung Produktportfolio gedacht wird, zeigt das Beispiel Indium-Zinn-Oxid (ITO): Klassisches ITO enthält etwa 90 Prozent Indiumoxid und 10 Prozent Zinnoxid. Indium ist jedoch knapp, der Bedarf in der Optoelektronik steigt gleichzeitig stark. Laut den Angaben zur TU-Basis gelang es, den Indiumanteil um rund 50 Prozent zu reduzieren, ohne die Leitfähigkeit wesentlich zu beeinträchtigen. Ergänzend sollen dünne Schichten in LED-ähnlichen Systemen rund 30 Prozent weniger Energie verbrauchen. Damit wird der Vergleich zu alternativen Ansätzen in der Industrie greifbar: Während andere Materialfamilien häufig höhere Hürden bei Transparenz, Stabilität oder Herstellbarkeit haben, adressiert der Silizium- und Materialchemie-Transfer einen konkreten Zielkonflikt zwischen Performance und Lieferkette. Vergleichsweise lässt sich das als Strategie lesen, technische Eigenschaften über Liganden-, Dotierungs- und Schichtdesign zu optimieren.
Im Energie- und Infrastrukturkontext erweitert sich das Spektrum: Poröse ITO-Schichten dienen als leitfähige Elektroden, die sich mit molekularen oder enzymatischen Katalysatoren beladen lassen—relevant etwa für Bio-Brennstoffzellen, die ohne teures Platin auskommen sollen. Darüber hinaus entwickelte das Team Katalysatoren für die Elektrolyse von Wasser, also die Spaltung in Wasserstoff und Sauerstoff mithilfe elektrischer Energie. Gerade bei der Elektrolyse entscheidet neben der Reaktionskinetik auch die Langzeitstabilität unter rauen Betriebsbedingungen über Wirtschaftlichkeit. Hier adressiert die Gruppe Materialien, die Edelmetalle vermeiden und trotzdem über lange Zeit stabil bleiben sollen. Diese Richtung ist für den Markt besonders attraktiv, weil sie den Pfad von „Laboreffekt“ zu „Betriebsfähigkeit“ wahrscheinlicher macht—ein Bewertungsmaßstab, der in Projekten von Energieversorgern und Industriekonsortien häufig früh abgefragt wird.
Auch die Natur als Vorbild wird praktisch, nicht nur metaphorisch: Inspiriert von photosyntheseähnlichen Mechanismen entwickelte Driess’ Team einen Katalysator auf Basis des weit verbreiteten Elements Mangan, um Wasser effizient zu spalten und dabei Elektronen freizusetzen. Diese Elektronen sollen dann genutzt werden, um Kohlendioxid in Ausgangsstoffe der chemischen Industrie umzuwandeln und Wasserstoff herzustellen. Der dabei entstehende Sauerstoff kann wiederum für Prozesse genutzt werden, die aus Hemizellulose hochwertigeren Kraftstoff erzeugen—ein Beispiel, wie sich Katalyse, Stoffkreisläufe und Energiepfade methodisch zusammendenken lassen. In der Industrie sind solche „gekoppelten“ Konzepte nicht zuletzt deshalb spannend, weil sie unterschiedliche Wertschöpfungsschritte in einem System zusammenführen und damit Effizienzgewinne potenziell vervielfachen.
Dass die RSC die Auszeichnung explizit mit „Chemistry and Communication“ verbindet, ist in diesem Kontext mehr als ein Etikett: Dr. Helen Pain, Geschäftsführerin der RSC, betonte, die Preisträgerinnen und Preisträger stünden für die enorme Bandbreite und Bedeutung chemischer Wissenschaften, die Wissen erweitern und zu einer besseren Zukunft beitragen. Auch TU-Präsidentin Fatma Deniz ordnete die Leistung ein: Grundlagenforschung könne den Weg für ressourcenschonende Technologien ebnen. Matthias Driess selbst formuliert den Anspruch, Chemie als Verständnis der Prinzipien von Stoffaufbau und Reaktionsmechanismen zu nutzen, um umweltschonende und effizientere Energiematerialien zu entwickeln. Für Unternehmen und Förderprogramme bedeutet das: Kommunikationsfähigkeit wird zu einem Bestandteil der Innovations- und Transferstrategie, nicht nur zur Begleitdisziplin.
Für die nächsten Schritte lohnt ein Blick auf Risiken und Rahmenbedingungen, insbesondere im regulatorischen Umfeld chemischer Forschung. Entwicklungen im Katalysator- und Materialbereich müssen sich an EU-Regelwerke wie REACH und CLP anschließen lassen, etwa wenn neue Stoffe oder Stoffgemische entstehen oder entlang der Lieferkette klassifiziert werden müssen. Zudem gewinnen Themen wie Sicherheitsdaten, Abfall- und Recyclingpfade sowie die Transparenz über Stoffströme an Bedeutung, gerade wenn seltene Rohstoffe reduziert werden sollen. Datenschutz ist in diesem Kontext indirekt relevant: Kooperationen zwischen Hochschulen und Industrie verarbeiten Forschungsdaten, und IP-Fragen sollten von Beginn an klar geregelt werden. Driess’ Arbeiten, die Pilotmaßstabs-Implementierungen und Patentierungen erwähnen, sprechen dafür, dass Transferplanung und Compliance früh mitgedacht werden—ein Faktor, der später Entwicklungszyklen verkürzt.
Der langfristige Ausblick: Siliziumbasierte Reaktivitätskonzepte, selektivere Katalysatoren und Rohstoffsubstitution dürften die Entwicklungsagenda der nächsten Jahre prägen. Wenn Silylone und Silylene tatsächlich als „Plattformchemie“ für Dotierung, Katalyse und optoelektronische Funktionen skalieren, könnten sich neue Designräume für Bauteile und Prozesse öffnen. Gleichzeitig werden Wettbewerber weiter versuchen, ähnliche Ziele über andere Materialklassen zu erreichen—etwa über alternative transparente Leiter, neue Katalysatorliganden oder Hybridansätze aus organischer und anorganischer Chemie. Für die Entwicklerseite bedeutet das: Teams, die Modellierung, Synthese und Prozesscharakterisierung eng koppeln, haben einen Vorteil, weil sie schneller entscheiden können, welche Material- und Katalysatorvarianten im Betrieb stabil sind. Die Auszeichnung durch die RSC kann dabei als Signal wirken, dass genau diese Brücke zwischen Grundlagenchemie und nachhaltiger Industriepraxis weiter forciert wird.
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