Zentralinstitut für Physikalische Chemie

Profil, Entstehung und Ende

Das Zentralinstitut für Physikalische Chemie (ZIPC) war ein Institut für physikalische Chemie der Akademie der Wissenschaften der DDR (AdW) in Berlin-Adlershof. Es befasste sich mit grundlegenden Fragen an der Verbindung von Chemie und Physik, insbesondere mit Reaktionen, Stoffen und technischen Prozessen. Das Institut entstand 1968 durch eine Umstrukturierung innerhalb der Akademie, die sogenannte Akademiereform. Dabei wurden vor allem kleinere Institute und selbstständige Forschungseinheiten eingegliedert. 1990 beschäftigte das ZIPC rund 750 Mitarbeiter.

Am 31. Dezember 1991 wurde das ZIPC gemäß Einigungsvertrag, Artikel 38, Absatz 3, abgewickelt. Allen Mitarbeitern wurde fristlos gekündigt. Die Institutsgebäude einschließlich des Hallenlabors für kleintechnische Versuche wurden abgerissen. Erhalten blieben die Isothermischen Kugellabore an der Rudower Chaussee. Sie stehen unter Denkmalschutz und sind als Baudenkmal erhalten. Im Berliner Volksmund werden sie „Adlershofer Busen“ genannt.

Forschung und Dienstleistungen

Im Mittelpunkt der Forschungsarbeiten standen grundlegende physikalisch-chemische Probleme von Reaktionen und Prozessen. Besonders wichtig waren Vorgänge an Grenzflächen, also an Übergängen zwischen unterschiedlichen Stoffen oder Phasen, sowie in dispersen Systemen, in denen ein Stoff fein in einem anderen verteilt ist. Dabei berücksichtigte das ZIPC Aktivierungs- und Transportvorgänge. Aktivierungsvorgänge ermöglichen oder beeinflussen chemische Reaktionen; Transportvorgänge betreffen die Bewegung von Stoffen oder Energie.

Im Analytischen Zentrum wurden analytische Methoden entwickelt und auf konkrete Aufgaben angewandt. Analytik bezeichnet die Untersuchung, Identifizierung und mengenmäßige Bestimmung von Stoffen. Ein besonderer Schwerpunkt lag auf Umweltproblemen.

Das Institut arbeitete nicht nur in der Grundlagenforschung, sondern übernahm auch anwendungsbezogene Aufgaben. Dazu gehörten:

• die Übernahme von Forschungsaufträgen,
• die Erarbeitung von Gutachten, Studien und Projekten,
• Beratungen, Analysen und Testungen sowie
• die Vergabe von Lizenzen und Know-how.

Wissenschaftliche Arbeitsbereiche

Der Bereich Theoretische Chemie (TC) untersuchte molekulare Wechselwirkungen, dissipative Strukturen und Computerchemie. Dissipative Strukturen sind im Artikel als eigener Forschungsschwerpunkt genannt; außerdem gehörten rechnergestützte chemische Verfahren zur Computerchemie dazu.

Der Bereich Festkörperreaktivität (FR) erforschte die physikalisch-chemischen Grundlagen der Werkstoffforschung. Weitere Themen waren Tribochemie und Tribologie, also chemische beziehungsweise mechanische Vorgänge an beanspruchten Kontaktflächen, außerdem Festkörperchemie und Kolloidchemie. Eingesetzt wurden Röntgenbeugung, Thermoanalyse, elektrochemische und metallografische Methoden, Ellipsometrie und CVD. Hinzu kamen Magneto- und Elektrorheologie sowie Gel-Engineering von Oxidkeramik.

Der Bereich Katalyse (K) arbeitete an den Grundlagen der heterogenen Katalyse für ausgewählte Katalysatorsysteme und Reaktionen. Heterogene Katalyse bezeichnet katalytische Vorgänge, bei denen Katalysator und Reaktionspartner in unterschiedlichen Phasen vorliegen. Das ZIPC entwickelte neue Katalysatoren, besonders Molekularsiebe beziehungsweise Molsiebe, und untersuchte Multifunktionskatalysatoren und Metallkatalysatoren. Außerdem wurde das Zusammenspiel von katalytischer Reaktion sowie Stoff- und Wärmetransportprozessen im Katalysator modelliert.

Im Bereich Plasma- und Laserchemie (PLC) wurden chemische Reaktionen mithilfe von Plasmen und Lasern untersucht. Zur Ausstattung und zu den Methoden gehörten Plasmatrone, ein Stoßwellenrohr, UV- und IR-Laser sowie Diagnostik. Chemische Reaktionen wurden mithilfe thermodynamischer und kinetischer Parameter modelliert. Thermodynamische Parameter beschreiben energetische und Gleichgewichtszustände, kinetische Parameter die Geschwindigkeit chemischer Vorgänge.

Der Bereich Grundlagen der Adsorption (GA) beschäftigte sich mit der Synthese, Charakterisierung und Modifizierung mikroporöser Adsorbentien, besonders von Zeolithen. Adsorption ist die Anlagerung von Stoffen an einer Oberfläche; Adsorbentien sind Materialien, die solche Stoffe aufnehmen. Die Forschung umfasste die Optimierung von Adsorbentien für den Umweltschutz, die mathematische Modellierung von Adsorbern und Technologievorschläge zur Stofftrennung. Untersucht wurden außerdem Gleichgewichts- und Nichtgleichgewichtsadsorption von Einzelstoffen und Gemischen. Weitere Themen waren quantenchemische Ab-initio-Methoden, molekular-statistische Rechnungen sowie die quantenchemische Berechnung von Acidität und Hydrophobizität von Adsorbenzien und Katalysatoren.

Der Bereich Umwelttechnologie, Forschung und Beratung (UFOB) bearbeitete unter anderem das hydrogenolytische Recycling von Trichlorbenzol-Lindan-Rückständen aus Pflanzenschutzmitteln, die Synthese von Zeolithen A, X und Y aus Kaolinen, die elektrochemische Entsalzung und Trocknung von Mauerwerk sowie A-Kohleuntersuchungen. Weitere Themen waren die Herstellung von Edel-Energie-Trägern zur Senkung der Kohlendioxid-Emission und hochkarätiger Vergaserkraftstoff.

Das Analytische Zentrum (AZ) führte qualitative und quantitative Analysen, Substanzidentifizierung, Strukturanalytik und Oberflächenanalytik durch. Es arbeitete außerdem in der Umweltanalytik und modellierte und simulierte Inhaltsstoffe in Oberflächengewässern. Weitere Schwerpunkte waren die Katalysatorforschung zu Molsieben, Zeolithen und Kohle, Materialwissenschaften, High-Tech-Materialien, Sensortestung und -entwicklung sowie Hygrometertestung und -kalibrierung. Hinzu kamen Untersuchungen der Kinetik und Dynamik thermischer und photochemischer Relaxationsprozesse sowie von Oberflächenphänomenen und die Erforschung von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen organischer Moleküle.

Geschichte und Leitung

Die Vorgeschichte des ZIPC reicht in die Mitte der 1950er Jahre zurück. Die Deutsche Akademie der Wissenschaften zu Berlin (DAW), wie sie damals noch hieß, sollte Forschungskapazitäten für die Entwicklung der Volkswirtschaft der DDR aufbauen. Daraus entstand zunächst die Entscheidung, das 1951 in Rostock gegründete Institut für Katalyseforschung (KF) auszubauen und ein Institut für Physikalische Chemie zu gründen.

Das Gelände in Adlershof war der Akademie bereits 1949 zugesprochen worden. 1956 fanden in Moskau erste Gespräche über den Bau des Instituts und die notwendige Infrastruktur statt. Beteiligt waren der Physikochemiker Peter Adolf Thiessen und der verantwortliche Architekt Horst Welser. 1957 wurde das Institut von Peter Adolf Thiessen gegründet; er leitete es bis 1964. Im selben Jahr wurde mit der Bildung der Forschungsgemeinschaft der Institute der DAW das Gelände zur weiteren Bebauung mit Forschungseinrichtungen freigegeben. 1959 wurden die Forschungsbereiche zwischen dem Institut für organische Katalyseforschung in Rostock und einem Institut für anorganische Katalyseforschung in Berlin-Adlershof getrennt.

Von 1964 bis 1985 war das Akademiemitglied Wolfgang Schirmer Direktor des Instituts für physikalische Chemie. Hans Joachim Spangenberg war zeitweise stellvertretender Direktor. Von 1985 bis Mai 1990 leitete das Akademiemitglied Gerhard Öhlmann das ZIPC.

Ab Juni 1990 stand ein Direktorium aus den Leitern der Forschungsbereiche an der Spitze:

• Lutz Zülicke, geschäftsführender Direktor und Leiter der Theoretischen Chemie (TC),
• Karsten Peter Thiessen, stellvertretender geschäftsführender Direktor und Leiter der Festkörperreaktivität (FR),
• Heiner Lieske, Leiter der Katalyse (K),
• Hans Joachim Spangenberg, Leiter der Plasma- und Laserchemie (PLC),
• Jürgen Caro, Leiter der Grundlagen der Adsorption (GA),
• Jürgen Scheve, Leiter der Umwelttechnologie, Forschung und Beratung (UFOB),
• Klaus Richter, Leiter des Analytischen Zentrums (AZ).

Die spätere Bundeskanzlerin Angela Merkel war bis Anfang 1990 wissenschaftliche Mitarbeiterin im Bereich Theoretische Chemie. Klaus Ulbricht, von 1992 bis 2006 Bezirksbürgermeister von Köpenick und Treptow-Köpenick, war Abteilungsleiter im Analytischen Zentrum.