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Die Landbiosphäre ist ein integraler Bestandteil des Erdsystems. Gibt es allgemeine Prinzipien, mit denen die Funktion der Biosphäre und deren Wechselwirkung mit dem Erdsystem beschrieben und vorhergesagt werden kann? Mit dieser Fragestellung beschäftigt sich die Arbeitsgruppe Biosphärentheorie und Modellierung am Max-Planck-Institut für Biogeochemie unter Nutzung von Ansätzen aus Thermodynamik, statistischer Mechanik und Optimalität. Nach einer kurzen Beschreibung der Biosphäre als einem dissipativen System werden drei Beispiele aufgezeigt, die die Stärke dieser Ansätze demonstrieren.

Leitfähige Polymere haben als Bestandteil in Kompositbeschichtungen ein großes Potenzial für einen effektiven und umweltfreundlichen Korrosionsschutz. Es wird gezeigt, dass dies aber nur funktioniert, wenn sich in der Beschichtung keine ausgedehnten Perkolationspfade des leitfähigen Polymers ausbilden.

Durch Tomographie mit hochenergetischer Synchrotronstrahlung kann die innere Schädigung eines Werkstoffs bei mechanischer und thermischer Beanspruchung sichtbar gemacht werden. Diese Ergebnisse geben Einblicke in die zeitabhängige Schädigung von bauteilähnlichen Proben, und sie versprechen einen entscheidenden Fortschritt im Verständnis des Verhaltens von Hochtemperaturwerkstoffen.

Ausgehend von in der Natur katalytisch essentiellen, redoxaktiven Aminosäureresten wurden einige radikalhaltige Übergangsmetallkomplexe synthetisiert und deren katalytische Reaktivität gegenüber organischen Substraten untersucht. Die synthetisierten iminosemichinonhaltigen Verbindungen wurden als Katalysator für die Luftoxidation von Substraten wie o-Aminophenol, Aminen und Alkoholen benutzt, um die katalytischen Reaktionen von kupferhaltigen Metalloenzymen, z.B. Phenoxazinon-Synthase (PHs), Amin-Oxidasen (AO) und Galactose-Oxidase (GO), im Labor nachzuahmen. Kinetische Untersuchungen haben gezeigt, dass der „On-Off“-Mechanismus der beteiligten Radikale häufiger vorkommt als bisher angenommen, meistens ohne Redox-Beteiligung der jeweiligen Metallzentren.

Eine rationale Syntheseplanung in der Festkörperchemie als in sich geschlossenes Konzept wird vorgestellt. Die voraussetzungsfreie Vorhersage neuer Verbindungen gefolgt von der Analyse ihrer Eigenschaften führt zu deren zielgerichteter Synthese.