Viele Verfahren in den Bereichen des operativen Umweltschutzes, der regenerativen Energiequellen und ganz allgemein der „grünen Chemie“, d.h. dem Einsatz von Verfahren, die Ressourcen schonen und auf umweltschädliche Stoffe verzichten, sind noch immer auf UV-Strahlung angewiesen. Zu diesen Verfahren gehören die Aufreinigung von Abwasser, die photochemische Wasserspaltung, solare Energiespeichermethoden, die direkte Umwandlung von Lignin, sowie viele synthetische Reaktionsschritte von organischen Verbindungen. Da UV-Strahlung nur einen Bruchteil des Sonnenspektrums ausmacht, werden umweltschädliche und ineffiziente Quecksilberlampen eingesetzt, die nicht dem Nachhaltigkeitsgedanken entsprechen. Dies gilt insbesondere für den energiereichen UV(B)-Bereich. Um die Verwendbarkeit von sichtbarem Sonnenlicht für diese Anwendungen zu ermöglichen kann die Aufwärtskonversion durch den Mechanismus der sensibilisierten Triplett-Triplett-Annihilierung eine preiswerte und einfach einsetzbare umweltfreundliche Alternative sein.
In der ersten Hälfte meiner Promotion sollen sowohl bekannte als auch neue UV-Annihilatoren für die Aufwärtskonversion charakterisiert werden und ein grundlegendes Verständnis ihrer Struktur und des Einflusses der Substituenten auf den Aufwärtskonversions-Mechanismus geschaffen werden. Mittels Laserblitzlichtphotolyse sollen die zu Grunde liegenden komplexen Mechanismen vollständig untersucht werden sowie methodisch innovative und wegweisende photochemische Experimente durchgeführt werden. Insbesondere die solarbetriebene Aufwärtskonversion zu möglichst energiereicher UV(B)-Strahlung wird bei den Untersuchungen eine zentrale Rolle spielen. Die Erkenntnisse werden dazu dienen, neue Aufwärtskonversionssysteme mit verbesserten Eigenschaften zu entwickeln
In der zweiten anwendungsorientierten Hälfte meiner Promotion möchte ich die zuvor optimierten Systeme in eine feste Polymerstruktur einbinden und die so erhaltenen Materialien für (photo-)chemische Anwendungen ausnutzen. Dazu zählen insbesondere konkrete Probleme des Umweltschutzes wie z.B. die Zersetzung von Arzneimittelrückständen im Abwasser oder die solare Energiespeicherung durch die lichtgetriebene Erzeugung energiereicher Zwischenstufen, die die Energie nachgelagert und gezielt als Wärme wieder abgeben können. Als ambitioniertes, aber auch realistisches Fernziel soll meine Doktorarbeit die theoretische Basis für weitere Verfahren verbreitern und damit beitragen, neue und umweltschonende bzw. nachhaltige Verfahren auf dem Gebiet der Photochemie zu etablieren.