Es ist das Ziel der chemischen Photokatalyse, durch den Einfang von Licht, idealerweise von sichtbarem Licht, neue Strukturen zu kreieren und neuartige Reaktionen zu erschließen. Die dramatische Entwicklung dieses Gebiets in den letzten zehn Jahren hat die organische Synthese verändert. Photoreaktionen ermöglichen die einfache Erzeugung reaktiver Zwischenstufen als Schlüsselkomponenten für die Bildung neuer Bindungen. Die Selektivität und Produktivität photokatalytischer Umwandlungen hängen aber signifikant von der Wechselwirkung zwischen dem Reaktionspartner und der katalytisch aktiven Spezies vor, während und nach der Lichtanregung ab. Für die meisten photokatalytischen und photochemischen Reaktionen sind diese Wechselwirkungen wenig definiert oder sogar unbekannt. Ziel dieses Transregios ist die Entwicklung der nächsten Generation photokatalytischer Systeme für die organische Synthese durch Kontrolle der Wechselwirkungen zwischen dem Katalysator und den Reaktionspartnern. Die Forschungsarbeiten ebnen den Weg für eine breite Anwendung durch Licht initiierter Transformationen als zukünftige Schlüsseltechnologie zur selektiven und effizienten Synthese komplexer Moleküle in akademischer Forschung und industrieller Produktion. Der interdisziplinäre Forschungsansatz kombiniert experimentelle, spektroskopische und computerchemische Verfahren zur Erforschung und Analyse von Katalysator-Substrat Wechselwirkungen mit dem Ziel eines umfassenderen Verständnisses als Grundlage rationaler Reaktionsplanung. Die betrachteten Wechselwirkungen umfassen reversible Koordination und reversible kovalente Bindungen, Wasserstoffbrücken, ionische und dipolare Wechselwirkungen sowie Dispersionskräfte und Solvatation. Die Entwicklung von Photokatalysatoren für die Erzeugung von Brennstoffen, von Materialien für Photovoltaik-Anwendungen und von chemischen Modellen der biologischen Photosynthese sind ausdrücklich kein Teil des Forschungs-programms. Der geplante Transregio baut auf den Erfahrungen einiger Antragsteller aus dem Graduiertenkolleg 1626 „Chemische Photokatalyse“ auf, die in den letzten neun Jahren zur Entwicklung des Forschungsfeldes beigetragen haben. Erweitert wird dieser Kreis um zusätzliche Expertise, die benötigt wird, um die nächste Generation photokatalytischer und photochemischer organischer Synthesereaktionen zu entwickeln.
