Erster Walter-Benjamin-Stipendiat der Universität Regensburg

Details: Geschrieben von Extern; Veröffentlicht: 10. September 2021

Dr. Florian Kleemiß nimmt ab 1. Oktober seine Arbeit an der Universität Regensburg auf

Dr. Florian Kleemiß ist der erste Walter-Benjamin-Stipendiat der Universität Regensburg. (Foto: Karlheinz Huber/daskleinefotoatelier.de)

Ab dem 1. Oktober hat die Universität Regensburg mit Dr. Florian Kleemiß ihren ersten Forschungsstipendiaten im Walter-Benjamin-Programm der Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG). Das Programm wurde erst im Juli 2019 eingerichtet und soll es Wissenschaftler:innen ermöglichen, direkt im Anschluss an die Promotion, an einem selbstgewählten Ort im In- oder Ausland, für bis zu 24 Monate, ein eigenes Forschungsvorhaben umzusetzen. Die Förderung umfasst eine eigene Stelle für den Projektzeitraum, Sachmittel und eine Programmpauschale für die gastgebende Einrichtung.

Dr. Kleemiß studierte Chemie an der Universität Bremen und schloss seine Promotion im Dezember 2020 an der Universität Bern bei PD Dr. Simon Grabowsky mit Auszeichnung ab. Dabei wurde er im Bachelor-, Master- und Promotionsstudium von der Studienstiftung des Deutsche Volkes gefördert. Bis zum Abschluss seiner Promotion entstanden 13 Veröffentlichungen in renommierten begutachteten Fachzeitschriften. Für seiner herausragende Doktorarbeit wurde Dr. Kleemiß mit dem Promotionspreis der Schweizer Gesellschaft für Kristallographie und dem „Ed Stevens Award for Excellence in Small Molecule Crystallographic Research“ der Firma Rigaku ausgezeichnet.
Seine Dissertation befasst sich unter anderem mit der Entwicklung der neuen quantenkristallographischen Software „NoSpherA2“ und deren Einbettung in „Olex2“, das weltweit am häufigsten für Kristallstrukturbestimmungen kleiner Moleküle verwendet wird. Die Kombination der beiden Programme erlaubt den einfachen Zugang zur Verwendung individueller, strukturabhängiger Atomformfaktoren im Rahmen einer Strukturbestimmung. Daraus lassen sich weitreichende Rückschlüsse auf Eigenschaften und Wechselwirkungen der entsprechenden chemischen Verbindungen ziehen.
Am Beispiel des Sila-Ibuprofens konnte er den praktischen Nutzen eindrucksvoll belegen. Ibuprofen hat als eines der meistgenutzten Medikamente der Welt den entscheidenden Nachteil schlechter Löslichkeit in Wasser, weshalb es ungeeignet ist intravenös appliziert zu werden. Dr. Kleemiß konnte mit Hilfe seiner Software zeigen, dass der Austausch eines Kohlenstoffatoms im Ibuprofen durch ein Siliziumatom die Löslichkeit etwa vervierfacht und trotzdem die Wirksamkeit erhalten bleibt.
An der Entstehung von „NoSpherA2“ waren Wissenschaftler aus Australien, Neuseeland, Großbritannien, Frankreich, Schweiz und Deutschland beteiligt, unter anderem Dr. Michael Bodensteiner von der Abteilung Röntgenstrukturanalyse der Fakultät für Chemie und Pharmazie. Gemeinsam wollen beide nun an der Weiterentwicklung der Methode arbeiten. Denn mittels „NoSpherA2“ kann nun zwar die strukturindividuelle Verteilung der Elektronen bei einer Strukturbestimmung berücksichtigt werden, nicht aber die genauen Wechselwirkungen der Röntgenstrahlung mit den Elektronen, die sogenannte anomale Dispersion. Diese bedingt unter anderem Phänomene wie Lichtbrechung und Absorption.
Experimentelle Vorarbeiten dazu haben die Regensburger Kollegen Dr. Bodensteiner und Florian Meurer schon in Zusammenarbeit mit Dr. Oleg V. Dolomanov, dem Mitentwickler von „Olex2“, und Dr. Christoph Hennig von der Rossendorf Beamline BM20 an der European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in Grenoble geleistet. Ihnen ist es gelungen zu zeigen, dass die Korrekturparameter für die anomale Dispersion individuell aus Röntgenbeugungsdaten im Zuge einer herkömmlichen Kristallstrukturbestimmung abgeleitet werden kann.
Im Rahmen seines Walter-Benjamin-Stipendiums wird Dr. Kleemiß nun die theoretische Herleitung der anomalen Dispersion in Angriff nehmen, um daraus Erkenntnisse über wichtige chemische und physikalische Eigenschaften zu gewinnen. Zentraler Aspekt ist dabei die Bestimmung der Oxidationsstufe von Atomen, die für das Verständnis von Reaktionsmechanismen und elektronischen Übergängen von zentraler Bedeutung ist.
In Regensburg darf Dr. Kleemiß dafür nicht nur auf die Zusammenarbeit mit Dr. Bodensteiner und der Abteilung Röntgenstrukturanalyse zählen. Auch weitere Kollegen der Fakultät für Chemie und Pharmazie haben ihm ihre Unterstützung bei den verschiedenen Teilprojekten zugesagt. Darüber hinaus stehen ihm noch andere nationale und internationale Kooperationspartner zur Seite, die auch über die chemischen und kristallographischen Forschungsfelder hinaus wichtige mathematische und physikalisch-theoretische Beiträge leisten werden.

Weiterführende Links:

Publikation „Accurate crystal structures and chemical properties from NoSpherA2” in Chemical Science
https://doi.org/10.1039/D0SC05526C
NoSpherA2 Einführung von Florian Kleemiß
https://www.youtube.com/watch?v=U1-PTKViu4U
Website der Röntgenstrukturabteilung
https://www.uni-regensburg.de/chemie-pharmazie/roentgenstrukturanalyse/startseite/index.html

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