< PreviousÖsterreichische Chemie, 2021.0320 COVERSTORY Maßgeschneiderte Flüssig- keits ring-Vakuum-Kompakt- anlage für ATEX Zone 0/1 Eine mobile Sonderanlage für die Förderung von gefährlichen Gasen kommt vom Pumpenspezialisten TUMA Engineering, der mit viel Know-how die Aufgabenstellung und Anforderungen des Kunden erfolgreich umgesetzt hat. Das familiengeführte Pumpenvertriebs- und Serviceunternehmen Tuma Pum- pensysteme GmbH bedient bereits seit 1950 den Pumpenmarkt und ist heute auf die Entwicklung von Systemlösungen spezialisiert. Die meisten der heutigen Industriepumpen werden zwar entwi- ckelt, um kundenspezifische Anforderun- gen zu erfüllen, allerdings muss bei der Entwicklung einer individuellen und spe- zifischen Pumpenlösung eine enge und vertrauensvolle Zusammenarbeit mit dem Kunden gepflegt werden, und das über den gesamten Prozess. Dabei wird genau auf die Kundenproblemstellung eingegangen und die Anforderungen als Ganzes gesehen, so dass eine Gesamt- lösung aus einer Hand entsteht, von der Beratung und Planung bis hin zur Kons- truktion. So wurde für eine auf Industriegase spe- zialisierte deutsche Firma mit Standort in Oberösterreich eine maßgeschnei- derte Plug-and-Play-Kompaktanlage, zur Förderung von gefährlichen Gasen, für den mobilen Einsatz konstruiert. Die Aufgabenstellung war, dass bei der Reinigung der Tankwägen der Inhalt an gefährlichen Wasserstoff, Schwefel, Benzin- oder Methangase komplett ent- leert werden muss, unter Einhaltung der hohen Anforderungen an Sicherheit und Umweltschutz. Das Herzstück der Anlage bildet eine Speck Vakuumpumpe VU 80, die mit einer doppelwirkenden Gleitring- dichtung inkl. Sperrflüssigkeits-behälter versehen ist, damit keine gefährlichen Gase austreten können und einem ex- plosionsgeschützten 3 kW Motor ausge- stattet ist. Die Pumpe hat eine Saugleis- tung von 80 m3/h und kommt auf einen Vakuumdruck von 150 mbar (abs). Bei TUMA Wasserstoff-Vakuum-Kompaktanlage für ATEX Zone 0/1Österreichische Chemie, 2021.0321 diesem System handelt es sich um eine geschlossene Umlauf-kühlung, wobei die Kompressionswärme mittels Wärme- tauscher entzogen wird. Der Abscheide- behälter aus Edelstahl verfügt über eine automatische Niveausteuerung, welche den korrekten Füllstand überwacht Für den mobilen Einsatz sorgt die in ei- nem Schaltschrank verbaute integrierte Technik, mit zahlreichen Sensoren zur Überwachung. Verbaut wurden dabei per- fekt abgestimmte Komponenten namhaf- ter Hersteller. Herausforderung braucht Know-how Eine große Herausforderung in der Pla- nungsphase bildete die mobile Funktion der Anlage, da alle Komponenten in der ATEX Zone 0/1 verbleiben müssen. Mit fundiertem technischen Know-how und professionellen Partnern, konnten die TUMA Ingenieure die Aufgabestellung des Kunden hervorragend lösen und haben ein sehr kompaktes Aggregat, für höchste Anforderungen konstruiert. In mehreren Arbeitswochen wurde in der hauseigenen Fachwerkstatt die Anlage zusammenge- baut, nach Kundenwunsch lackiert, am firmeneigenen Prüfstand getestet und letztendlich mit Freigabeprotokoll über Funktionalität der MSR Technik (z.B. bei Wasserstoff Anlage TUMA Pumpensysteme mit Sitz in Wien fusionierte im Dezem- ber 2020 mit AxFlow Österreich und gehört seit dem zur AxFlow-Gruppe, welche auf Vermarktung, Vertrieb und Dienstleistungen rund ums The- ma Fluid-Handling spezialisiert ist. Durch den Zusammenschluss konn- te das Produkt-portfolio von TUMA um eine breite Produktpalette an Verdrängerpumpen ergänzt werden. Als qualifizierter Pumpenspezialist ist Tuma Pumpensysteme bereits seit 1952 in den Bereichen Verkauf, Installation, Inbetriebnahme, Anpas- sung und Reparatur von vorwiegend Vakuum- und Kreiselpumpen, mit den Hauptgeschäftsfeldern Maschi- nenbau, Anlagenbau, Lebensmittel & Getränke, Pharma und Chemie tätig. Besonders die langjährige Erfahrung und das fachspezifische Know-how im Systemaufbau garantieren den Kunden innovative Gesamtlösungen. Tuma Pumpensysteme bedient den Markt von seinem modernen Lager und seiner Werkstatt in Wien aus, die mit einem der wenigen Prüfstände für Vakuumpumpen in Österreich ausge- stattet ist. ATEX Anlagen) versehen. Für den Kunden gibt es weiters eine Dokumentation inklu- sive Konformitätsbescheinigung für den TÜV, welche bescheinigt, dass das Aggre- gat die entsprechenden Normen erfüllt. chz.at/tumapumpen HOCHLEISTUNGS- SCHLAUCHPUMPEN Minimale Wartung – Maximale Leistung Fördermengen bis 108.000 l/h bei bis zu 16 bar Keine Dichtungen oder Ventile, die verschleißen, verstopfen oder undicht werden können Förderung abrasiver Flüssigkeiten mit bis zu 80% Feststoffanteilen Minimaler Wartungsaufwand – Schlauchwechsel genügt wmftg.at | sales@wmftg.at | +43 (0) 2236 320 098-20Österreichische Chemie, 2021.0322 Neue Dimensionen in der organischen Chemie durch lichtvermit- telte Synthese / Veröffentlichung in „Science“ WISSENSCHAFT Chemikern gelingt Durchbruch bei der Herstellung dreidimensionaler Molekülstrukturen Ein Hauptziel der organischen und me- dizinischen Chemie der vergangenen Jahrzehnte ist die schnelle Synthese dreidimensionaler Moleküle für die Ent- wicklung neuer Medikamente. Diese Wirkstoffkandidaten weisen im Vergleich zu vorwiegend flachen Molekülstruktu- ren viele verbesserte Eigenschaften auf, welche sich in klinischen Studien durch eine höhere Wirksamkeit und Erfolgsrate widerspiegeln. Sie waren aber mit frühe- ren Methoden nur sehr aufwändig oder überhaupt nicht herstellbar. Chemikerin- nen und Chemikern um Prof. Frank Glo- rius (Westfälische Wilhelms-Universität (WWU) Münster) und seine amerikani- schen Kollegen Prof. M. Kevin Brown (In- diana University Bloomington) und Prof. Kendall N. Houk (University of California, Los Angeles (UCLA)) ist es jetzt gelungen, gleich mehrere Klassen an flachen stick- stoffhaltigen Molekülen in die begehrten, dreidimensionalen Strukturen umzuwan- deln. An mehr als 100 neuartigen Beispie- len konnten sie die breite Anwendbarkeit des Verfahrens demonstrieren. Die Stu- dienergebnisse sind nun in der Fachzeit- schrift „Science“ veröffentlicht. Lichtvermittelte Energie- übertragung überwindet Energiebarriere Eine der effizientesten Methoden für die Synthese dreidimensionaler Architektu- ren ist die Addition eines Moleküls an ein Ausgangsmolekül, die sogenannte Cyclo- addition. Dabei bilden sich zwei neue Bindungen und ein neuer Ring zwischen den Molekülen. Für aromatische Syste- me – also flache und besonders stabile Ringverbindungen aus Kohlenstoff – war diese Reaktion mit bisherigen Methoden allerdings nicht realisierbar. Die Energieb- arriere, die einer solchen Cycloaddition entgegensteht, konnte auch bei starker Wärmezufuhr nicht überwunden werden. Aus diesem Grund erforschten die Auto- ren des „Science“-Artikels die Möglichkeit, diese Barriere durch lichtvermittelte Ener- gieübertragung zu überwinden. „Das Motiv, Lichtenergie zum Aufbau komplexerer, chemischer Strukturen zu nutzen, findet sich auch in der Natur wie- der“, erklärt Frank Glorius. „So wie Pflan- zen in der Photosynthese mithilfe von Licht Zuckermoleküle aus den einfachen Bausteinen Kohlenstoffdioxid und Was- ser synthetisieren, nutzen wir die licht- vermittelte Energieübertragung, um aus flachen Grundstrukturen komplexe, drei- dimensionale Zielmoleküle herzustellen.“ Neue Wirkstoffkandidaten für pharmazeutische Anwendungen? Die Wissenschaftler weisen auf die „enor- men Möglichkeiten“ der Methode hin. Die neuartigen, unkonventionellen Struktur- motive, die das Team in der „Science“-Pu- blikation vorstellt, erweitern deutlich das Spektrum an Molekülen, auf die medizi- nische Chemiker auf ihrer Suche nach neuen Wirkstoffen zurückgreifen können: So seien pharmazeutisch höchst relevan- te, stickstoffhaltige Grundbausteine wie Chinoline, Isochinoline und Chinazoline aufgrund von Selektivitäts- und Reaktivi- tätsproblemen bisher weniger verwendet Die sen V e rsuchs a ufbau nutz en Chem ik er f ür photochem ische R e aktionen. Cop yrigh t: P e ter BellottiÖsterreichische Chemie, 2021.0323 Aus einem flachen, stickstoffhaltigen Molekül wird durch photochemische Synthese ein dreidimensionales Molekül (Illustration). Das chinesische Schriftzeichen auf dem Pfeil bedeutet „Licht“. Copyright: Peter Bellotti worden. Durch die lichtvermittelte Ener- gieübertragung können sie nun mit einer Vielzahl an strukturell diversen Alkenen gekoppelt werden, um neuartige dreidi- mensionale Wirkstoffkandidaten oder deren Grundgerüst zu erhalten. Auch für die weitere Umwandlung („Transformati- on“) dieser synthetisierten Grundgerüste zeigten die Chemiker viele innovative Möglichkeiten. Mit ihrer Expertise ebnen sie pharmazeutischen Anwendungen den Weg. Die einfache Durchführbarkeit und die Verfügbarkeit der benötigten Startmaterialien sind dabei ausschlag- gebend für die künftige Nutzung der Technologie: Die genutzten Moleküle sind günstig im Handel erhältlich oder leicht herzustellen. „Wir hoffen, dass diese Entdeckung Im- pulse in der Entwicklung neuartiger me- dizinischer Wirkstoffe setzen kann und darüber hinaus interdisziplinär ange- wandt und weiterentwickelt wird“, unter- streicht Jiajia Ma. Kevin Brown ergänzt: „Unser wissenschaftlicher Durchbruch kann auch eine große Bedeutung für die Entdeckung von Pflanzenschutzwirkstof- fen und darüber hinaus erhalten.“ Synergie von experimenteller und computergestützter Chemie Eine weitere Besonderheit der Studie: Die Wissenschaftler klärten den Reaktions- mechanismus und die exakte Struktur der erstmals hergestellten Moleküle nicht nur analytisch und experimentell genau auf, sondern auch per „Computerche- mie“: Kendall Houk und Shuming Chen führten eine detaillierte computerge- stützte Modellierung der Reaktion durch. Sie konnten zeigen, wie diese Reaktionen ablaufen und warum sie sehr selektiv sind. „Diese Studie ist ein Musterbeispiel für die Synergie der experimentellen und der computergestützten, theoretischen Chemie“, betont Shuming Chen, mittler- weile Professorin am Oberlin College in Ohio. „Unsere genaue mechanistische Aufklärung und das Verständnis der Re- aktivitätskonzepte ermöglichen es Wis- senschaftlern, komplementäre Methoden zu entwickeln und das Gelernte zu nut- zen, um in Zukunft effizientere Synthe- sewege zu entwerfen,“ ergänzt Kendall Houk. Die Geschichte hinter der Publikation Mit der Methode der lichtvermittelten Energieübertragung hatten sowohl Jiajia Ma und Frank Glorius (WWU Münster) als auch Renyu Guo und Kevin Brown (Indi- ana University) unabhängig voneinan- der Erfolg. Durch eine Kooperation mit Kendall Houk und Shuming Chen von der UCLA erfuhren beide Forschungsgrup- pen von der beidseitigen Entdeckung. Die drei Gruppen entschieden sich dazu, diese gemeinsam weiterzuentwickeln, um die wissenschaftliche Gemeinschaft so schnell wie möglich an ihrem Durch- bruch teilhaben zu lassen und medizi- nischen Chemikern die Technologie zur Entwicklung neuartiger Medikamente bereitzustellen. Förderung Die Studie erhielt finanzielle Unter- stützung durch die Deutsche For- schungsgemeinschaft (Leibniz Award, Schwerpunktprogramm 2102 und Son- derforschungsbereich 858), das Euro- pean Research Council (H2020 ERC) und die Alfred-Krupp-von-Bohlen-und-Hal- bach-Stiftung. Von amerikanischer Seite wurde die Studie durch finanzielle Mittel des National Institutes of Health und der National Science Foundation unterstützt. Originalpublikation J. Ma, S. Chen, P. Bellotti, R. Guo, F. Schä- fer, A. Heusler, X. Zhang, C. Daniliuc, M. K. Brown, K. N. Houk, F. Glorius (2021): Pho- tochemical Intermolecular Dearomative Cycloaddition of Bicyclic Azaarenes with Alkenes. Science; DOI: 10.1126/science. abg0720Österreichische Chemie, 2021.0324 ANWENDERBERICHT H. Timm Elektronik GmbH: Erdung von Big Bag Typ C – Die Lehren einer Explosion Dass bei der Beladung und Entleerung von Big Bags elektrostatische Aufladung entstehen kann, ist bereits vielen Firmen und deren Mit- arbeitern bewusst. Welche Gefahren damit einher gehen und welche Sicherheitsmaßnahmen deshalb zu treffen sind, wird vielerorts aber häufig unterschätzt. Die Erkenntnisse einer realen Explosion während der Big Bag Entleerung geben Aufschluss darüber, worauf Sicherheitsfachkräfte bei solchen Arbeitsschritten und insbeson- dere bei der Erdung achten sollten. In einem chemischen Betrieb sollte Kunststoffadditiv aus Big Bags Typ C in ein bodenseitiges Silo mit nachgeschal- teter Pumpe entleert werden. Hierzu wur- de der Big Bag mit einem metallischen Hebekreuz über den Einfülltrichter des Si- los gehoben und dann durch den Bedie- ner manuell geöffnet. Sobald der Big Bag geöffnet war, konnte das Kunststoffaddi- tiv ungehindert in das Silo fließen. Am Einfülltrichter selbst war ein Dichtungs- ring angebracht, welcher Staubaustritt bestmöglich verhindern sollte. Doch genau diese Dichtungseinrichtung war der Auslöser einer unübersichtlichen Situation, die schließlich in einer Explo- sion endete. Infolge von Dichtungspro- blemen und der dadurch austretenden Staubwolke rief der zuständige Bediener zwei weitere Mitarbeiter zur Hilfe. Diese versuchten nun zusammen den Staub- austritt zu minimieren – trotzdem kam es zur Explosion der bereits entstandenen Staubatmosphäre. Eine elektrostatische Entladung hatte sich am Big Bag gelöst und genug Zündenergie freigesetzt, um das Staub-Luft-Gemisch zu entzünden. Alle drei Mitarbeiter erlitten schwerste Verletzungen und die beteiligten Firmen mussten einen Schadensersatz in zwei- stelliger Millionenhöhe zahlen. Wie konnte es zur Funken- entladung kommen? Der Big Bag Typ C hatte vier ableitfähige Hebeschlaufen, welche über das metal- lische Hebekreuz gelegt waren sowie die vorgeschriebenen Erdungslaschen seitlich am Sack. Die Arbeitsanweisung besagte zudem, dass der Big Bag vor je- dem Arbeitsschritt mit dem an der Wand angebrachten Erdungskabel geerdet wer- den sollte, um entstehende elektrostati- sche Aufladungen abzuleiten. Grundsätz- lich hätte der Big Bag daher an mehreren Stellen geerdet sein sollen. Allerdings war das Hebekreuz war mit einem Kunststoffseil an der Decke an- gebracht, welches nicht leitfähig ist und dadurch keine Erdungsverbindung her- stellen konnte. Zudem wurde aufgrund der unübersichtlichen und hektischen Gesamtsituation vergessen, das Er- dungskabel am Big Bag anzubringen. Dadurch war der Big Bag zu keinem Zeit- punkt geerdet und die elektrostatischen Ladungen konnten sich ansammeln, bis Abbildung 1: Schematische Darstellung der Unfall- situation.25 sie sich schließlich in einem elektrischen Funken entluden. Was hätte getan werden können? Natürlich ist zunächst einmal die Ver- besserung der Dichtungseinrichtung im Übergang zum Silo eine Möglichkeit, eine solch unübersichtliche Situation in der Zukunft zu verhindern und gleichzeitig Materialverluste zu vermeiden. Auch eine bessere Schulung der Mitarbeiter hin- sichtlich der Gefahren elektrostatischer Aufladung hätte vielleicht mehr Aufmerk- samkeit auf die richtige Erdung gelenkt. Trotzdem ist festzuhalten, dass die nicht vorhandene Erdung das auslösende Moment für die Explosion war. Wäre das Erdungskabel leitfähig mit dem Big Bag verbunden gewesen, hätte es nicht zu dem Schadensfall kommen können - denn ohne eine zündfähige Entladung er- folgt auch keine Explosion. Deshalb muss insbesondere an diesem Punkt angesetzt werden, um zukünftige Unfälle dieser Art zu verhindern. Trotz der Arbeitsanweisung wurde das vorhandene Erdungskabel nicht genutzt – zum einen, weil es in der Situation ver- gessen wurde, zum anderen, weil keine verfahrenstechnische Notwendigkeit Abbildung 2: Big Bag Erdung mit dem TIMM EKX-FIBC. bestand. Die Entleerung konnte, wie be- schrieben, auch ohne angeschlossenes Erdungskabel durchgeführt werden. Zudem gilt es zu beachten, dass selbst wenn das Erdungskabel angeschlossen ist, nicht automatisch der in den Normen geforderte maximale Ableitwiderstand von 10 MOhm (TRGS 727) bzw. 100 MOhm (IEC 61340-4-4) eingehalten wird. So könnte die Verbindung des Erdungska- bels zum ausgewiesenen Erdungspunkt unterbrochen oder auch die Erdungsla- sche des Big Bags beschädigt und damit unbrauchbar sein. Deshalb ist es heutzutage Best Practi- ce, überwachte Erdungsgeräte wie das TIMM EKX-FIBC für die Erdung von Big Bags Typ C einzusetzen. Solche Geräte überwachen kontinuierlich die korrekte Erdung des Big Bags, also die Einhal- tung der in den Normen geforderten Ab- leitwiderstände, und können über ihre Steuerausgänge in die Verladesteuerung eingebunden werden. So können Warn- und Freigabesignale gesendet oder auch optische Anzeigen genutzt werden. In der vorliegenden Situation wäre es beispiels- weise denkbar, über oder im Einfülltrich- ter eine Klappe zu nutzen, welche sich erst öffnet, wenn das Erdungsgerät eine Freigabesignal sendet. So könnte immer sichergestellt sein, dass der Big Bag vor der Entleerung geerdet ist. Um Fehlbedienungen und Manipulatio- nen des Erdungsgerätes zu vermeiden, sollte es zudem mit einer Objekterken- nung ausgestattet sein. Eine solche Ob- jekterkennung, wie man sie auch von LKW-Erdungsgeräten kennt, kann unter- scheiden, ob einen Big Bag angeschlos- sen ist oder versucht wird, durch Anklem- men der Zangen bspw. an Metallteilen der Anlage eine Dauerfreigabe zu erhalten. Dadurch gibt das Erdungsgerät nur dann eine Freigabe, wenn auch tatsächlich ein Big Bag angeschlossen ist ein deutli- cher Zuwachs an Sicherheit und gleich- zeitig eine Erleichterung in der Überwa- chung der Arbeitsabläufe. Zusammenfassung Big Bags Typ C bergen, wenn sie nicht korrekt geerdet werden, ein großes Risi- ko für eine Staubexplosion. Während des Verladeprozesses auftretende elektrosta- tische Aufladungen können sich ansam- meln und in einem hochenergetischen Funken entladen, der eine Staubatmo- sphäre zur Explosion bringen kann. Um das zu verhindern ist es durch nati- onale und internationale Normen vorge- schrieben, Big Bags Typ C während des gesamten Arbeitsprozesses leitfähig mit dem Erdpotenzial zu verbinden. Dabei darf der Widerstand in der Ableitverbin- dung maximal 10 MOhm (TRGS 727) bzw. 100 MOhm (IEC 61340-4-4) betragen. Einfache Erdungskabel und Zangen bie- ten dabei keinen ausreichenden Schutz, da deren Nutzung kaum überwacht wer- den kann und sie auch keine Überwa- chung des Erdungszustandes bieten. Deshalb sollten überwachte Erdungsge- räte wie das TIMM EKX-FIBC genutzt wer- den. Diese überwachen die Erdungsver- bindung kontinuierlich und sind durch die integrierte Objekterkennung immun gegen Fehlbedienung und Manipulation. Autor: Kai Schlüter Vertrieb- und Produktmanagement Staub-Ex Quellen: TRGS 727, IEC 61340-4-4, ISSA Prevention Series No. 2051 (G) chz.at/timm-technology Labor- und Analysesysteme. Wie neu. Mit Garantie. +49 (0)7475 - 95140Österreichische Chemie, 2021.0326 LAB SOFTWARE Andrew Alliance, a Waters company Intuitive lab software that delivers repeatability – OneLab! A few years ago, the US$1.6-million Re- producibility Project: Cancer Biology set out to repeat key experiments from 50 high-profile cancer papers. Its aim was to assess the extent to which published results can be replicated. The project ended up stopping at 18 papers. The main reason for this was the dif- ficulty of working out what exactly was done in the original experiments. Proto- cols — precise step-by-step recipes for repeating experiments — are missing from published research more often than not. Indeed, even the original researchers can have trouble pinpointing particulars years later. The challenge of effective dissemination of research Repeating the step-by-step execution of an experiment is never easy. Firstly, you need to extract the details from another researcher’s published work. This work hopefully shares everything you need to know in its ‘methods and materials’ section. Then you have to assume that any differences in lab-ware used will not result in differences to experimental out- come. Unfortunately, it still relies on a de- gree of ‘interpretation’ regarding the way in which a particular step should be im- plemented by the researcher. For exam- ple, can we assume that every researcher uses a pipette in exactly the same way? The answer is, ‘no’, we absolutely cannot. Our intuitive lab software takes advan- tage of mobile-friendly, web-based tech- nology, in order to minimize the risk of such errors. In so doing, we participate in ushering in an era of more efficient and confident science. My own obsession with sharing methods derives from an all-too-common frustra- tion during my PhD. I spent almost a year repeating a technique developed by a previous student, upon which an impor- tant part of my research was based. Im- agine electrochemically immobilizing an enzyme in an electro-active polymer us- ing a process that required precise con- trol of pH and enzyme activity. During this time, I fully appreciated the importance of the accurate and repetitive dispensing of the correct microliter volume of a rea- gent used for doping that same polymer. I’m sure you get the point.. not easy, es- pecially when the required level of detail had not been fully committed to paper and the individual had moved to another country to pursue a Post-Doc! The advancement of science critically depends upon the ability of the research- er to execute a specific protocol, in order to test a hypothesis, and other research- ers to be able to repeat it and observe the same results. Errors in the execution of an experiment waste valuable time and resources. Worse still, they may go undetected by the peer review process, potentially wasting the time and funding of other research groups, and ultimately damage the reputation of the researcher. In February 2019, Andrew Alliance launched a unique browser-based lab software environment called OneLab. It enables researchers to design, and share, their own protocols, through a highly in- tuitive graphical interface that can then be executed step-by-step, from any PC or tablet. Enter our innovative lab software: ‘OneLab’ Imagine being able to set up each step of your serial dilution on an iPad, including all the required lab-ware and reagents. Once set up, you then execute your experiment either automatically on the Andrew+ robot, or semi-automatically OneLab is the first web-based application to truly facilitate efficient, centralized programming of connected pipettes and rapid sharing of protocols. L e arn how our new in tuiti ve lab softwar e can help y ou set -up and e xecute y our e xperimen ts.. and collabor ate mor e e ff ecti ve ly !Österreichische Chemie, 2021.0327 on Pipette+, by remotely setting up the required volumes on an electronic pi- pette, rather than having to input them yourself. No more fiddling with tiny but- tons with gloved hands, or trying to ready small displays while pipetting! Intuitive lab software that enables the ‘connected’ lab Of course, pipetting is just one, albeit highly important, step in a life science experiment work flow. There are others (grabbing, heating, shaking, weighing, and so on) which is why Andrew Alliance is working with partners to expand its of- fering of connected device solutions and intuitive lab software, towards a more ‘connected’ laboratory. Not only does this free up time for the re- searcher to focus on higher level tasks but it also provides full traceability. OneLab acquires data detailing the precise execu- tion of each step of an experiment, benefi- cial for troubleshooting and ensuring a full audit trail for regulated laboratories. OneLab is the first intuitive lab software to truly facilitate efficient, centralized programming of connected pipettes and rapid sharing of protocols, enabling labo- ratories to boost productivity and per- formance! https://www.andrewalliance.com/ laboratory-software OneLab intuitive software for liquid handling OneLab intuitive lab software for design, execution and sharing of protocolsÖsterreichische Chemie, 2021.0328 Kristalline Polymere © Wiley-VCH FORSCHUNG Kristalline Polymere für schnelle Detektion und effizienten Abbau von Ozon Ozon ist ein problematischer Luftschad- stoff, der ernsthafte gesundheitliche Pro- bleme verursacht. Ein neu entwickeltes Mate- rial zeigt nicht nur die Anwesenheit von Ozon rasch und selektiv an, sondern kann das Gas gleichzeitig unschädlich machen. Wie chine- sische Wissenschaftler in der Zeitschrift An- gewandte Chemie berichten, funktionieren ihre porösen „2-in-1-Systeme“ auch bei hoher Luftfeuchtigkeit zuverlässig. Ozon (O3) kann gesundheitlich Probleme wie Atembeschwerden, Lungenschäden und Asthma-Anfälle auslösen. Entsprechende Ar- beitsschutzvorschriften begrenzen daher die Konzentration, die am Arbeitsplatz herrschen darf. Bisherige Methoden zur Detektion von Ozon, u.a. auf Basis von Halbleitern, haben meist Nachteile wie einen hohen Stromver- brauch, geringe Selektivität und Störungen durch Luftfeuchtigkeit. Techniken zur Reduzie- rung der Ozonkonzentration basieren bisher meist auf Aktivkohle, chemischer Absorption oder katalytischem Abbau. Das Team um Zhenjie Zhang von der Uni- versität Nankai (Tianjin, China) setzte sich jetzt zum Ziel, ein Material zu entwickeln, das Ozon erstmals sowohl rasch detektieren als auch effektiv entfernen kann. Dazu wählten sie einen Ansatz auf der Basis sogenannter kovalenter organischer Gerüste (Covalent organic frameworks, COFs). COFs sind zwei- oder dreidimensionale organische Feststoffe mit ausgedehnten porösen kristallinen Struk- turen, deren Bausteine über starke kovalente Bindungen miteinander verbunden sind. COFs lassen sich über die Wahl ihrer Bausteine für viele Anwendungen maßschneidern. Die Forscher:innen wählten sehr leicht herstellbare hochkristalline COFs aus aroma- tischen Ringsystemen. Die einzelnen Bau- steine sind über spezielle Verbindungsstücke verknüpft: Imin-Gruppen (ein Stickstoffatom, das über eine Doppelbindung mit einem Koh- lenstoffatom verbunden ist). Sie sind Zentrum des Geschehens. Die Imin-COFs zeigen die Anwesenheit von Ozon durch eine sehr rasche Farbänderung von gelblich nach orange-rot an, die bereits mit dem bloßen Auge zu erkennen ist und mit einem Spektrometer registriert werden kann. Anders als viele andere Detektoren funktioniert das Imin-COF auch bei hoher Luftfeuchtigkeit und in einem breiten Temperaturbereich sehr zuver- lässig, empfindlich und effizient. In Anwesen- heit von Wasser binden bevorzugt Wassermole- küle an die Imin-Gruppen. In der Folge wird – so vermuten die Forscher:innen – ein Hydroxid-Ion (OH−) frei, das mit einem Molekül Ozon reagiert, während das positiv geladene Wasserstoffion an der Imin-Gruppe verbleibt und so für die Än- derung der Farbe sorgt. Ist mehr Ozon als Was- ser vorhanden (oder die Ozon-haltige Luft völlig trocken), bindet das überschüssige Ozon an die Imin-Gruppen und spaltet sie unter Abbau von zwei Molekülen Ozon. Auch dabei kommt es zu einer Farbänderung und die kristalline Struktur zerfällt nach und nach. Das Imin-COF detektiert Ozon also nicht nur, sondern baut das Schad- gas auch zuverlässig und effizient ab. Dabei ist es effektiver als viele der traditionellen Materi- alien. Autor: Zhenjie Zhang, Nankai University (China), zhangzhenjie@nankai.edu.cn Richtungsweisendes Molekül auf dem Weg in den Quantencomputer Prof. Dr. Winfried Plass (r.) und Benjamin Kintzel mit dem Kristall eines molekularen Nanomagneten. Foto: Jens Meyer/Universität Jena Forschende der Universität Jena und Uni- versität Florenz entwickeln Kobaltverbindung mit besonderen Quanten-Eigenschaften. Jena (FSU) In Quantencomputern werden keine elektrischen Schaltkreise ein- oder aus- geschaltet, sondern stattdessen quantenme- chanische Zustände verändert. Dafür braucht es geeignete chemische Verbindungen. Ei- nem Forschungsteam der Universität Jena und der Universität Florenz ist es nun gelun- gen, eine solche Verbindung herzustellen. Das Besondere daran: Ihre quantenmechanischen Eigenschaften sind unterschiedlich, je nach- dem aus welcher Richtung auf die Verbindung geschaut wird. „Richtungsweisende“ Eigenschaften „Wenn ich einen Kristall in der Hand halte und aus verschiedenen Perspektiven betrach- te, dann sieht er auf jeder Seite anders aus“, erklärt Benjamin Kintzel, der die Substanz am Institut für Anorganische und Analytische Chemie der Universität Jena hergestellt hat. „Deswegen war es auch so ein Erfolg, tatsäch- lich Kristalle der neuen Verbindung herzustel- len und untersuchen zu können. Die Moleküle in einem Kristall sind regelmäßig angeordnet. Deshalb sind auch die quantenmechanischen Eigenschaften der Moleküle abhängig davon, wie der gesamte Kristall im Raum orientiert ist. Durch die unterschiedliche Orientierung im Raum und den entsprechenden Blickwin- kel ist es möglich, die besonderen quanten- mechanischen Effekte genau und von allen Seiten zu untersuchen.“Österreichische Chemie, 2021.0329 Der funktionale Allround-Thermostat für den Laboralltag Keine Kompromisse. Die CORIO Modelle bieten das beste Preis-Leistungs-Verhältnis für Ihre täglichen Temperieraufgaben im Labor. Entwickelt mit zukunftsweisenden Technologien, nach höchsten Qualitätsstandards und mit allen Kernfunktionen für eine interne Temperierung. Präzision garantiert. Alle Modelle entdecken www.julabo.com/corio Elektrisch steuerbare Quantenbauteile Der Effekt, den das Team um Prof. Dr. Win- fried Plass von der Universität Jena untersuch- te, war die magnetische Wechselwirkung zwi- schen den Elektronen dreier Kobalt-Atome, die in dem neuartigen Molekül zu einem gleich- seitigen Dreieck angeordnet sind. Darüber berichten sie in der renommierten Fachzeit- schrift „Angewandte Chemie“. „Grob vereinfacht gesagt, sind Elektro- nen elektrisch geladene Quanten-Teilchen, die sich bewegen“, beschreibt Plass die ver- wendete Methode, die auch Elektronenspin- Resonanz genannt wird. „Ihre quantenmecha- nischen Zustände können durch magnetische Felder geschaltet werden. Das lässt sich auch bei Elektronen untersuchen, die sich in Mo- lekülen befinden. Nicht nur das: Wir können diese Eigenschaft unter bestimmten Bedin- gungen durch das Anlegen von elektrischen Feldern steuern. Um sie künftig als Rechenein- heit in einem Quantencomputer einzusetzen, ist das ein entscheidender Vorteil, denn die Technik, um elektrische Felder gezielt anzule- gen, ist weit entwickelt.“ Kintzel ergänzt: „Es ist aber nicht so, dass in so einem Computer dann einfach ein Kris- tall stecken würde. Einzelne Moleküle würden genügen, die auf einer Oberfläche entspre- chend angeordnet – und in unserem Fall auch räumlich orientiert – wären. Hieraus ließen sich noch einmal völlig neue Eigenschaften erschließen.“ Solche Perspektiven können nun anhand der neuen Kobaltverbindung genauer untersucht und verstanden werden. Original-Publikation: B. Kintzel, M. Fittipaldi, M. Böhme, A. Cini, L. Tesi, A. Buchholz, R. Sessoli, W. Plass: Spin –Electric Coupling in a Cobalt(II) – Based Spin Triangle Revealed by Electric Field – Modula- ted ESR, Angewandte Chemie International Edition (2021). DOI: 10.1002/anie.202017116 Schnelle automatisierte Lösemittel-Extraktion im EDGE www.cem.de T +49 2842 / 96 44 - 0 ACHTUNG Betriebsnachfolge gesucht für Vertrieb und Handel mit Analysegeräten für Labor und Life Science. Bei Interesse bitte eine E-Mail mit VIA an office@chemie-zeitschrift.atNext >