Über das Max-Planck-Institut für Chemie

Vorläufer unseres Instituts ist das Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie, das 1912 in Berlin-Dahlem eröffnet wurde. Es wurde 1949 in die Max-Planck-Gesellschaft übernommen und als Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz neu aufgebaut. Zu Ehren Otto Hahns trägt das Institut den Zweitnamen Otto-Hahn-Institut.

Wie alle anderen Einrichtungen der Max-Planck-Gesellschaft betreibt das Max-Planck-Institut für Chemie Grundlagenforschung. Das Institut widmet sich heute dem Verständnis der Entstehung, Entwicklung und Zukunft unseres Planeten und seiner Nachbarn mit den Schwerpunkten Chemie der Atmosphäre, Biogeochemie, Geochemie, Partikelchemie und Satellitenfernerkundung.

Der Bogen der Forschungen spannt sich dabei von den Planeten unseres Sonnensystems über die Lufthülle unserer Erde bis zu ihrem heißen Kern. Die Erde und ihr Umfeld werden in unterschiedlichen Größenbereichen, von Ökosystemen bis zum Sonnensystem, von Nanopartikeln bis Supernovae erforscht. Beobachtungen von Naturphänomenen in Feldstudien führen zu neuen wissenschaftlichen Fragestellungen. Die Feldstudien werden durch Laboruntersuchungen unter kontrollierten Bedingungen ergänzt, und die Wechselwirkungen und Rückkopplungsmechanismen durch numerische Modellrechnungen simuliert.

Biogeochemie
Experimentelle Untersuchungen zum Austausch von Spurengasen und Aerosolen zwischen Biosphäre, Hydrosphäre und Atmosphäre stehen im Mittelpunkt der Forschung in der Abteilung Biogeochemie. Gegenwärtige Schwerpunkte des Interesses sind: Emissionen aus Biomasseverbrennung; Aerosole und ihr Einfluss auf das Klima; Auswirkung von Feuer auf Wald- und Savannenökosysteme; Physiologie der Pflanzen und biogene Emissionen von Kohlenwasserstoffen und Schwefelverbindungen; Spurengase und Landnutzung in tropischen und gemäßigten Breiten; Emissionen von Spurengasen aus den Ozeanen; globale Kreisläufe von Spurenstoffen. Ein besonderer Schwerpunkt ist die Untersuchung des Amazonasgebietes.

Chemie der Atmosphäre
Die Forschungsschwerpunkte in der Abteilung Chemie der Atmosphäre konzentrieren sich auf Ozon und andere Photooxidantien in der Atmosphäre, ihre chemischen Reaktionen und globalen Kreisläufe. Die Untersuchungen erfordern äußerst empfindliche Messungen von Vorprodukten des Ozons, von wichtigen Zerfallsprodukten der Kohlenwasserstoffe und von Radikalen, um chemische Reaktionsketten charakterisieren zu können. Diese Prozesse werden durch kinetische und photochemische Messungen im Labor, durch in situ- und Fernerkundungsmessungen untersucht. Weitere Aktivitäten umfassen die Entwicklung numerischer Modelle zur Beschreibung meteorologischer und chemischer Prozesse in der Atmosphäre, um die komplexen atmosphärischen Wechselwirkungen zu simulieren. Die Modelle werden durch intensive Feldmessungen am Boden, von Schiffen, Flugzeugen und Satelliten aus überprüft.

Die Abteilung Geochemie (2010 in die Abteilung Biogeochemie übergeführt) befasst sich mit der Erforschung des Chemismus und der zeitlichen Entwicklung des Erdinneren (Erdmantel und Erdkruste). Wesentliche Werkzeuge zum Studium verschiedenster geologischer Prozesse sind Messungen von Isotopenhäufigkeiten der natürlichen radioaktiven Zerfallssysteme (z.B. Uran-Blei, Rubidium-Strontium, Samarium-Neodym) sowie von Spurenelementhäufigkeiten in Gesteinen und Mineralen mit Hilfe von Massenspektrometern. Modellrechnungen simulieren globale Kreisläufe des Erdinneren im Zusammenhang mit der Differenzierung von Kruste und Mantel sowie internes Recycling der Differentiationsprodukte. Regionale Studien werden im Verbund mit geländegeologischen und petrographischen Untersuchungen durchgeführt. Paläo-ozeanographische und klimatologische Studien mit Hilfe von Th-U Chronometrie und Isotopentracern. Die Arbeitsgruppe Hochdruck-Chemie und Physik befasst sich mit der Bestimmung von Metall- und Mineralphasengleichgewichten und von thermodynamischen Zustandsgrößen bei Druck- und Temperaturbedingungen des tiefen Erdmantels und Erdkerns (bis zu 2 Millionen Atmosphären und 5000 °C).

Partikelchemie
Die Abteilung Partikelchemie, eine gemeinsame Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für Chemie und an der Universität Mainz, befasst sich mit der Erforschung der chemischen und physikalischen Prozesse, die die Entstehung von Wolken bestimmen (Wolkenbildergalerie). Der Einfluss von Wolken und Aerosolpartikeln auf das Klima gehören zu den noch unzureichend verstandenen klimarelevanten Prozessen. Wolken in großer Höhe (polare Stratosphärenwolken) spielen darüber hinaus eine bedeutende Rolle bei der Ozonzerstörung über den Polen. Um die Bildung von Wolken bzw. Wolkenkondensationskeimen aus Aerosolpartikeln zu untersuchen, werden Aerosol- und Wolkenparameter wie chemische Zusammensetzung, Größenverteilung, Ladung usw. gemessen. Hierzu werden sowohl Laborexperimente wie auch bodengestützte und flugzeuggetragene Feldmessungen durchgeführt. Bei der Bestimmung der chemischen Zusammensetzung werden vor allem massenspektrometrische Methoden eingesetzt, bei der Messung der Größenverteilung optische Partikelzähler und elektrostatische Klassifizierer. Im vertikalen Windkanal am Institut für Physik der Atmosphäre der Johannes Gutenberg-Universität Mainz besteht zudem die Möglichkeit, einzelne Wolkentröpfchen auszuschweben und ihre dynamischen Eigenschaften zu untersuchen.

Multiphasenchemie
Die Multiphasenchemie beschäftigt sich mit chemischen Reaktionen, Transportvorgängen und Umwandlungen zwischen Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen. Die Prozesse sind bedeutsam für die Erdsystem- und Klimaforschung ebenso wie für die Lebens- und Gesundheitswissenschaften.

Der Forschungsschwerpunkt der Arbeitsgruppe Satellitenfernerkundung ist die Entwicklung und Anwendung von Auswertealgorithmen für neuartige Satelliteninstrumente im ultravioletten, sichtbaren und nah-infraroten Spektralbereich. Solche Messungen erlauben die Untersuchung atmosphärischer Stoffkreisläufe von Schadstoffen, Treibhausgasen, Aerosolen und Wolken.

Die Radikalmessgruppe untersucht reaktive Spurengase, insbesondere Hydroxyl- und Hydroperoxyl-Radikale, in Hinblick auf deren Quellen, Senken und Reaktionsketten in verschiedenen Bereichen der Atmosphäre. Es werden Geräte zur laserinduzierten Fluoreszenz-Spektroskopie entwickelt und auf verschiedenen Plattformen vom Boden bis in die untere Stratosphäre eingesetzt.

Die selbstständige Nachwuchsgruppe "ORCAS" (origin, fate and impact of biospheric climate-relevant trace gases during global change) erforscht die Bildung klimarelevanter, leichtflüchtiger organischer Substanzen und ihren Lebenszyklus. Der Forschungsschwerpunkt liegt auf den Spurengasen Methan, Chlormethan und Brommethan und deren Beitrag zum Treibhauseffekt beziehungsweise zur Ozonzerstörung.