Die Volkswagenstiftung fördert im Rahmen ihrer Initiative „Momentum – Förderung für Erstberufene“ die Theoretische Chemikerin Prof. Dr. Bettina Keller in den nächsten vier Jahren mit 910.800 Euro zur Erforschung von Simulationsmethoden von chemischen Reaktionen. Die 44-Jährige war im Oktober 2019 von der Freien Universität Berlin auf die Professur für Theoretische Chemie berufen worden. Mit der Initiative will die Stiftung die Vielfalt der Forschung und die Kreativität von Forschungspersönlichkeiten in Universitäten in Deutschland sowie die strategische Weiterentwicklung der entsprechenden Organisationseinheit stärken. Zudem sollen mit der Förderung Freiräume für neues Denken in Forschung und Lehre im Universitätsalltag geschaffen werden.

Prof. Dr. Bettina Keller will mit ihrem Team an der Freien Universität Berlin in ihrem Projekt „Molecules move! Chemical reactions in complex molecular systems“ eine neue Simulationsmethode für chemische Reaktionen in komplexen Umgebungen entwickeln und somit einen Beitrag zur künftigen Entwicklung neuer funktioneller Materialien leisten.

Verzerungen mit dynamischen Neugewichtungsmethoden korrigieren

Die Geschwindigkeit und Mechanismen chemischer Reaktionen werden maßgeblich von ihrer unmittelbaren Umgebung beeinflusst. Für die Entwicklung neuer Materialien ist es daher von entscheidender Bedeutung, das Zusammenspiel zwischen Umgebung und Reaktionszentrum zu verstehen und beeinflussen zu können. „Je nach Umgebung kann eine Reaktion zwischen Molekülen unterschiedlich schnell ablaufen oder verschiedene Produkte hervorbringen. Um chemische Reaktionen kontrollieren zu können, ist es entscheidend, den Reaktionsmechanismus und die Wechselwirkung genau zu verstehen“, erklärt die Chemikerin. In molekulardynamischen Simulationen können Forschende die Bewegung der Moleküle berechnen. Um jedoch zu beobachten, wie Moleküle die Potenzialbarriere einer chemischen Reaktion überwinden, müssen die Simulationen künstlich beschleunigt werden (enhanced sampling), was die Simulationsdaten erheblich verzerren kann. „Mit dynamischen Neugewichtungsmethoden können wir Verzerrung korrigieren. Dadurch erhalten wir akkurate, atom-genaue Modelle der chemischen Reaktionen“, sagt Prof. Dr. Bettina Keller. Bei der Entwicklung ihrer neuen Simulationsmethode kombiniert ihr Forschungsteam maschinengelernte Potenziale, Enhanced-Sampling-Techniken und dynamisches Neugewichten.

Prof. Dr. Bettina Keller hat am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und an der ETH Zürich Chemie studiert sowie an der ETH Zürich auch promoviert. Von 2013 bis 2019 war sie Juniorprofessorin an der Freien Universität Berlin, bevor sie im Oktober 2019 von der Hochschule zur ordentlichen Professorin für Theoretische Chemie berufen wurde. Bettina Keller wurde bereits mit zahlreichen Auszeichnungen geehrt, unter anderem mit dem „CBSB11 Outstanding Young Researcher Award“ (2011) und dem Hans G.A. Hellmann-Preis für Theoretische Chemie. Sie war von 2016 bis 2022 Mitglied der Jungen Akademie der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften und der Deutschen Akademie der Naturforscher Leopoldina. Im Jahr 2013 nahm sie am „Lindau Nobel Laureate Meeting“ teil. (cxm)

Weitere Informationen

• Zur Förderinitiative „Momentum“ der Volkswagenstiftung:

https://www.volkswagenstiftung.de/de/foerderung/foerderangebot/momentum-foerderung-fuer-erstberufene

• Zum Forschungsprojekt „Molecules move! Chemical reactions in complex melucular systems“: https://portal.volkswagenstiftung.de/search/projectDetails.do?ref=9D387

 Kontakt

• Prof. Dr. Bettina G. Keller, Freie Universität Berlin, Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie, Institut für Chemie und Biochemie / Physikalische und Theoretische Chemie: E-Mail: bettina.keller@fu-berlin.de, Web: https://www.bcp.fu-berlin.de/en/chemie/chemie/forschung/PhysTheoChem/agkeller/index.html