Zwischen Gentherapie und Solarenergie

2,75 Millionen Euro für fünf neue Vorhaben in den Materialwissenschaften – auch eine neue Nachwuchsgruppe zur Werkstoffforschung etabliert

Der Einsatz neuer Materialien ist seit jeher eng mit der kulturellen Entwicklung der Menschheit verknüpft: etwa, um nur zwei Beispiele zu nennen, im Hinblick auf die Entwicklung neuer Verfahren oder zukunftsfähiger Technologien. Von neuen Materialien erhofft man sich unter anderem Miniaturisierung, Gewichtsminderung, bessere Umwelt- und Bioverträglichkeit oder auch geringeren Rohstoff- und Energieverbrauch – und dies bei gleichzeitig optimierten strukturellen und funktionellen Eigenschaften. Um diese Anforderungen an künftige Materialien zu bewältigen, reicht es nicht aus, bewährte Ansätze weiter zu entwickeln. Vielmehr ist gefordert, die traditionellen Grenzen der Werkstoffdisziplinen zu überschreiten und von Erkenntnissen und Erfahrungen anderer Gebiete einschließlich der Biowissenschaften zu profitieren.

Analog zu mancher Materialsynthese in der belebten Natur strebt die moderne Werkstoffforschung eine Kontrolle von Materie bis in den mikroskopischen Bereich an. Als Erfolg versprechende Strategien zeichnen sich hier die molekulare Erkennung, biomimetische Prinzipien, chemische Selbstorganisation und physikalische Methoden des Grenzflächendesigns ab. 2,75 Millionen Euro stellt die VolkswagenStiftung jetzt für fünf neue Vorhaben in ihrem Schwerpunkt „Komplexe Materialien“ zur Verfügung – darunter auch für die beiden im Folgenden kurz beschriebenen, die sich im weitesten Sinne mit dem Themenkomplex „Gentherapie“ und „Solarzellen“ beschäftigen.

– 540.000 Euro erhält ein Projekt, an dem Arbeitsgruppen der Universitäten Leipzig und Bochum sowie des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Golm beteiligt sind. Die Wissenschaftler beschäftigen sich mit einem Hauptproblem der Gentherapie, dem Transfer therapeutischer Gene in die Zielzellen des Körpers. Die Schwierigkeit liegt hier in der entscheidenden Barriere, der Zellmembran. Die Antragsteller wollen nun die Eigenschaft von Viren ausnutzen, von denen bekannt ist, dass sie diese Barriere zu umgehen verstehen. Auf dieser Grundlage soll ein künstliches Virus hergestellt werden mit den bekannten Vorteilen hinsichtlich des Gentransfers, aber ohne die gefürchtete Viruspathogenität. Dazu wird zunächst eine Polyelektrolytkapsel mit einer spezifischen Lipidschicht synthetisiert, in diese Kapsel werden dann die Membranbestandteile des Virus integriert. Verschmelzung des künstlichen Virus mit der Plasmamembran und anschließende Freisetzung des Inhaltes werden abschließend an Zellkulturen getestet. Das Vorhaben ist auf drei Jahre angelegt.
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Kontakte: Universität Leipzig, Institut für Medizinische Physik, und Biophysik, Professor Dr. Edwin Donath, Telefon: 03 41/9 71 57 04, Fax: 03 41/9 71 57 09

Universität Bochum, Institut für Molekulare und Medizinische Virologie, Professor Dr. Klaus Überla, Telefon: 02 34/3 23 21 89, Fax: 02 34/3 21 43 52

Max-Planck-Institut in Golm, Dr. Gerald Brezesinski, Telefon: 03 31/5 67 92 34, Fax: 03 31/5 67 92 02
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– Mit 740.000 Euro unterstützt wird ein Projekt, das die Entwicklung neuartiger Dünnschichtsolarzellen auf der Basis von Hybridmaterialien aus Silizium und organischen Pigmenten zum Ziel hat. Beteiligt sind vier Arbeitsgruppen an den Universitäten Bremen, Oldenburg und Darmstadt sowie am Hahn-Meitner-Institut Berlin. Die Wissenschaftler wollen dabei die Vorteile beider Materialien zusammenführen: So ist Silizium von großem Nutzen im Hinblick auf die Ladungsträgertrennung, während bestimmte organische Farbstoffe eine hohe Ausbeute bei der Lichtabsorption ermöglichen. Beides zusammen soll, so hoffen die Forscher, zu hohen Umwandlungsquoten führen. Dadurch ließen sich Solarzellen mit noch höherer Leistungsfähigkeit herstellen. Methodisch zum Einsatz kommen Strukturuntersuchungen, optische Spektroskopie und Fotoleitfähigkeitsmessungen. Am Ende soll eine so genannte „p-i-n Solarzelle“ als Prototyp vorliegen.
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Kontakte: Universität Bremen, Institut für Organische und Makromolekulare Chemie, Professor Dr. Dieter Wöhrle, Telefon: 04 21/2 18 28 05, Fax: 04 21/2 18 49 35

Universität Oldenburg, Physikalische Chemie 1, Dr. Derck Schlettwein, Telefon: 04 41/7 98 39 63, Fax: 04 41/7 98 28 09

TU Darmstadt, FB Material- und Geowissenschaften, Professor Dr. Wolfram Jaegermann/Dr. Thomas H. Mayer, Telefon: 0 61 51/16 63 04, Fax: 0 61 51/16 63 08

Hahn-Meitner-Institut in Berlin, Abteilung Solare Energetik
Dr. Marinus Kunst, Telefon: 0 30/80 62 29 23, Fax: 0 30/80 62 24 34

Über die drei weiteren in den Materialwissenschaften neu in die Förderung genommenen Vorhaben können Sie sich in Kürze auf unserer Homepage informieren in den Bewilligungslisten zum Schwerpunkt Komplexe Materialien.

Des Weiteren etabliert die VolkswagenStiftung eine Nachwuchsgruppe im Bereich der Werkstoffwissenschaften. Dr. Robert Magerle wird sich an der Universität Bayreuth mit zu verbessernden Abbildungsmöglichkeiten der Gefügestruktur eines Werkstoffs und dessen physikalischen Eigenschaften – wie zum Beispiel Härte und Festigkeit – beschäftigen. Moderne Werkstoffe weisen oft Gefügestrukturen im Nano- und Mikrometermaßstab auf, die sich mit den meisten der heute verfügbaren Mikroskopietechniken nur zweidimensional abbilden lassen. Dies behindert viele Untersuchungen und erschwert Aussagen etwa über die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen der Werkstoffe. Abhilfe könnte hier die so genannte Nanotomographie schaffen: ein neues Abbildungsverfahren, das auf der Rastersondenmikroskopie beruht. Ziel der Nachwuchsgruppe ist es, mit Hilfe der Nanotomographie eine Vielzahl physikalischer Eigenschaften von Werkstoffen abzubilden sowie eine hoch auflösende Volumenabbildung und -charakterisierung zu etablieren. Ausgehend von ersten Arbeiten wird sich das Forscherteam auf eine derzeit besonders wichtige Materialklasse konzentrieren – die polymeren Werkstoffe. Da Synthese, Verarbeitung, Eigenschaften und Anwendungen polymerer Materialien zentrales Forschungsthema vieler Gruppen an der Universität Bayreuth sind, ist die Nachwuchsgruppe zugleich in ein exzellentes Forschungsumfeld eingebettet. Die VolkswagenStiftung unterstützt die Nachwuchsgruppe um Dr. Robert Magerle mit 1,18 Millionen Euro.
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Kontakt Nachwuchsgruppe: Universität Bayreuth, Physikalische Chemie II, Dr. Robert Magerle, Telefon: 09 21/55 26 41, Fax: 09 21/55 20 59
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Kontakt VolkswagenStiftung: Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, Dr. Christian Jung, Telefon: 05 11/83 81 – 380, E-Mail: jung@volkswagenstiftung.de