Forschungsprogramm

Die Analytik ist ein Wissenschaftszweig, der in idealer Weise für eine interdisziplinäre Zusammenarbeit geeignet ist. Die Analytik von Elementspezies spielt dabei heute eine immer größer werdende Rolle, da man erst in den letzten Jahren in vollem Umfang die Bedeutung der chemischen Bindungsform von Elementen (Elementspezies) in den Lebenswissenschaften, den Geowissenschaften, den Materialwissenschaften und der Umwelt erkannt hat. Während bisher Untersuchungen zu Elementspezies sowie die Entwicklung entsprechender Methoden meist isoliert in den verschiedenen Wissenschaftsbereichen vonstatten gingen, soll im Rahmen dieses Graduiertenkollegs versucht werden, die sich durch diese aktuelle Thematik ergebende Vernetzung verschiedener Fachrichtungen in den Mittelpunkt der Betrachtung zu stellen. Durch die Speziesanalytik ergibt sich zudem ein direkter Zugang zum besseren Verständnis von Funktion und Dynamik der erfassten Elemente in den jeweiligen Anwendungsgebieten.

Dies betrifft im Rahmen des Graduiertenkollegs vor allem umweltrelevante Fragestellungen, insbesondere in aquatischen Systemen. Da auch atmosphärenchemische Prozesse in hohem Maße durch Elementspezies und ihre Transformation beeinflusst werden, stellt dies einen weiteren spezifischen Schwerpunkt dar. Die Beteiligung biologisch arbeitender Gruppen ermöglicht zudem, auch auf die bisher nur ungenügend untersuchte biogene Bildung von Elementspezies einzugehen bzw. spezies-spezifische, biologische Wechselwirkungen zu betrachten.

Das Forschungsprogramm der zweiten Förderperiode (ab 1. Oktober 2005) stellt, verglichen mit dem der ersten Förderperiode, eine Fokussierung auf nur noch drei Schwerpunktthemen dar. Ursache dafür ist die Erkenntnis, dass die Entwicklung bzw. der Einsatz verschiedener analytischer Verfahren zur Elementspeziation sich gerade im Sinne einer interdisziplinären Ausrichtung der Promotion effektiver im Zusammenhang mit anwendungsbezogenen Schwerpunktthemen realisieren lässt, als wenn sie als reine methodenorientierte Themen bearbeitet werden. Verbindende Elemente der drei ausgewählten Themenschwerpunkte sind aber weiterhin zum einen die zur Elementspeziation eingesetzten analytischen Verfahren und die damit verbundenen charakteristischen Herausforderungen der Elementspeziesanalytik sowie bei allen drei Themenschwerpunkten die Verbindung zur Umweltforschung. Abbildung 1 zeigt die methodische Vernetzung und Überlappung zwischen den drei Forschungsschwerpunkten, die neben der inhaltlichen Vernetzung über die Umweltfragestellungen hinweg bestehen. Neben einigen für den jeweiligen Forschungsschwerpunkt charakteristischen Methoden schaffen die jeweils von verschiedenen Gruppen gemeinsamen genutzten analytischen Verfahren einen wichtigen Schnittpunkt, der nicht nur innerhalb der Forschungsschwerpunkte, sondern in hohem Maße auch zwischen den einzelnen Gruppen verschiedener Forschungsschwerpunkte eine gute Zusammenarbeit notwendig macht. Dies ermöglicht letztendlich den Kollegiaten den bei analytischen Arbeiten so wichtigen methodischen Erfahrungsaustausch in einem kooperativen Forschungsumfeld.

 

Abb.: Instrumentell analytische Vernetzung der drei Schwepunktthemen des GRKs

Der erste Themenschwerpunkt – also die Elementspeziesbestimmung in biologischen und Umweltproben – bildet dabei sozusagen die Basis des GRKs, wobei der Weiterentwicklung und dem Einsatz der heute in der Speziesanalytik als „klassisch“ geltenden Kopplungen von selektiven Trennmethoden mit nachweisstarken, elementspezifischen Detektionsmethoden besondere Bedeutung zukommt. Diese Techniken bilden auch weiterhin einen unverzichtbaren, integralen Bestandteil des GRKs. Die beiden anderen Themenschwerpunkte gruppieren sich – wie oben bereits erwähnt – um wichtige Zentren wissenschaftlicher Kompetenz und herausragender Spitzenforschung der Universität Mainz auf den Gebieten Kernchemie bzw. der Atmosphärenphysik und –chemie. In beiden Themenschwerpunkten bietet dabei die Kombination der Elementspeziation mit fachgebietsspezifischen Fragestellungen eine einzigartige Voraussetzung, um anspruchsvolle Dissertationen anzufertigen.

Forschungsschwerpunkt 1: Elementspezies in biologischen und Umweltproben

Forschungsschwerpunkt 2: Speziation von Radionukliden in der Umwelt

Forschungsschwerpunkt 3: Speziation von Spurenelementen in der Atmosphäre