Die Natur als Vorbild: Nanotechnologie und Oberflächenforschung

Auf molekularer Ebene schalten, das ist inzwischen keine Zukunftsmusik mehr. Ein neu bewilligter Sonderforschungsbereich (SFB) der Kieler Universität widmet sich den „molekularen Maschinen“. Er arbeitet mit winzig kleinen Einheiten im Nanometerbereich und erforscht, wie man Moleküle gezielt als Pumpen und Motoren einsetzen kann und wie daraus „intelligente“ Materialien entstehen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft hat für den SFB 677 „Funktion durch Schalten“ mehr als 5,5 Mio. Euro für die ersten vier Jahre bewilligt. Sprecher ist Professor Rainer Herges (Lehrstuhl für Organische Chemie).

Orientiert an Vorbildern aus der Natur verkleinern die Forscher technische Prozesse auf die Miniaturebene (1 Nanometer = 1 Milliardstel Meter) der Moleküle und untersuchen so, wie man die Effizienz steigern und neue Anwendungen entwickeln kann. Es geht beispielsweise um licht- oder magnetgetriebene Schaltfunktionen oder den Transport über mit künstlichen Flimmerhärchen besetzte Oberflächen. Der Physikprofessor Richard Berndt etwa will Schaltprozesse über Elektronen oder eingestrahlte Photonen steuern: „Auf dem Weg vom Designermolekül zu sinnvollen Anwendungen gibt es viele Herausforderungen für kreative Physiker. Unser erstes Ziel ist es, einzelne molekulare Schalter gezielt zu kontaktieren und zu kontrollieren.“

„Die molekulare Nanotechnologie ist eine Querschnittswissenschaft aus organischer Chemie, Oberflächenphysik und Materialwissenschaften“, so Prorektor Professor Siegfried Wolffram. „Wir haben bewiesen, dass wir in Kiel die besten Voraussetzungen zur Erforschung dieser Fragestellungen haben, wenn wir die Kräfte in den drei Fächern bündeln. Der Antrag wurde über mehrere Jahre von den beteiligten Instituten vorbereitet, man hat gezielt Professoren berufen, deren Arbeitsgebiete ins Konzept passten, und Großgeräte in diesem Bereich beantragt. Nanotechnologie und Oberflächenforschung sind ein wichtiger und zukunftsträchtiger Forschungsschwerpunkt unserer Universität.“

Der Sprecher, Rainer Herges, berichtet: „Die Fächer haben ihre Vorgehensweisen abgestimmt und sich auf gemeinsame Ziele verständigt. 36 Wissenschaftler beleuchten ähnliche Fragestellungen von ganz unterschiedlichen Seiten und mit unterschiedlichen Methoden. Eine ähnliche hohe Zahl von jungen Forschern werden wir nun beschäftigen können, um die „molekularen“ Maschinen zu entwerfen. Dieser Zuwachs an kreativen Köpfen, Finanzen und Renommee stärkt natürlich auch den Wissenschaftsstandort Schleswig-Holstein.“

Der neue Sonderforschungsbereich bündelt Grundlagenforschung und Anwendungsorientierung. „Wir Materialwissenschaftler versuchen, neue Bauelemente zu entwickeln, indem wir beispielsweise die von unseren Chemikerkollegen schaltbaren Moleküle in bestehende Materialien einbauen“, beschreibt Professor Franz Faupel die Aufgabe der beteiligten Ingenieure.

An dem Sonderforschungsbereich sind zwei Fakultäten beteiligt: Die Mathematisch-Naturwissenschaftliche sowie die Technische Fakultät. Professor Jürgen Grotemeyer, Dekan der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät, die den Hauptanteil an Wissenschaftlern einbringt, unterstützt den neuen Forschungsschwerpunkt entschieden: „Die Grundlagenforschung in unserer Fakultät wird zahlreiche Ideen und Forschungsansätze zum Thema entwickeln und in Experimenten auf den Prüfstand stellen. Ich freue mich über die guten Verbindungen zur Technischen Fakultät, die sich vor allem mit möglichen Anwendungen dieser Forschung beschäftigt.“

Kontakt:
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Otto Diels-Institut für Organische Chemie
Professor Dr. Rainer Herges
Tel. 0049/(0)431/880-2440
rherges@oc.uni-kiel.de