Bayreuther Kinder-Uni startet: Was kleine Forscher hier lernen können

Kinderreporter interviewen Professorin

Die erste Kinder-Uni-Vorlesung führt am Mittwoch, den 21. Juni, in die Welt der Physikalischen Chemie. Professorin Dr. Anna Schenk lädt zu chemischen Experimenten „aus dem kleinsten Hexenkessel der Welt“. Mit den Experimenten will sie den Kindern die Welt der Nano-Teilchen näherbringen.

Die Kinderreporter haben Professorin Schenk vorab getroffen und ihr einige Fragen gestellt.

LEO: Kann man Nanoteilchen herstellen?

Professorin Schenk: Es gibt verschiedene Methoden, um Nanoteilchen mit bestimmter Größe und Form im Labor gezielt herzustellen. Eine besondere Herausforderung ist es dabei, die winzig kleinen Partikel einzeln stabil zu halten und eine „Verklumpung“ zu größeren Teilchen zu verhindern. Eine Möglichkeit dies zu erreichen ist es, auf der Oberfläche der Nanoteilchen spezielle Moleküle aufzubringen, die davor sorgen, dass sich die Partikel gegenseitig abstoßen. Ein anderes Verfahren besteht darin, die Teilchen direkt in winzig kleinen Reaktionsgefäßen, wie etwa einzelnen Flüssigkeitströpfchen oder -blasen, wachsen zu lassen. Das sind dann quasi Nano-„Hexenkessel“.

JOHANNES: Kann man jedes Material auf Nanogröße zerkleinern?

Prinzipiell ist es möglich, durch hochenergetisches Mahlen in speziellen Kugelmühlen alle beliebigen Materialien sehr stark zu zerkleinern – bis hin zu nansokopischen Größen. Oft erhält man aber Teilchen mit einheitlicherer Größe und Form, wenn man die Nanopartikel direkt „von unten herauf“ aus den Atomen – also den allerkleinsten Bausteinen – herstellt.

ESTHER: Was mögen Sie man meisten an Ihrem Beruf?

An meinem Beruf finde ich toll, dass die Tätigkeiten so vielfältig sind. Zum einen können meine Arbeitsgruppe und ich an noch unbekannten Materialien und Strukturen forschen. Besonders viel Spaß macht es, wenn wir dabei auf unerwartete Effekte stoßen. Zu unseren Arbeitsergebnissen tauschen wir uns dann mit anderen Forschenden aus verschiedenen Ländern und z.T. aus anderen Fachrichtungen aus.

Zum anderen habe ich in den Vorlesungen und Praktika mit wissbegierigen und oft sehr kreativen Studierenden zu. Gar nicht so selten lerne ich beim Unterrichten auch selbst noch ganz viel dazu.

Besonders schön ist es auch, wenn wir Forscher unsere Ergebnisse durch Zusammenarbeit mit Firmen zu einer praktischen Anwendung führen oder die Begeisterung für unser Arbeitsgebiet im Rahmen von Vorträgen mit der Öffentlichkeit teilen können – wie z.B. mit Euch bei der KinderUni.

MORGAN: Wird die Nanostruktur bei uns um Alltag angewendet? Findet man überall Nanoteile?

Nanopartikel und Nanostrukturen begegnen uns heute bereits vielerorts im Alltag. Ein Beispiel ist die Sonnencreme, wo Titanoxidpartikel in Nanogröße als UV-Filter, also als Lichtschutz, eingesetzt werden. Nanopartikel aus Silber wirken antibakteriell und finden daher medizinische Anwendungen. Auch wasser- oder schmutzabweisende Oberflächen beruhen oft auf einer nanostrukturierten Beschichtung.

Nanopartikel und Nanostrukturen kommen allerdings auch überall in der Natur vor, z.B. in der Vulkanasche. Manche Lebewesen, wie Schmetterlinge oder Käfer nutzen winzige Strukturen um prächtig schillernde Farbeffekte zu erzielen, die ihnen dabei helfen Partner anzulocken. Auch die Stabilität von Muschelschalen und Knochen beruht u.a. auf der speziellen Nanostrukturierung. Diese ausgeklügelten Bauprinzipien können wir Chemiker uns von der Natur abschauen und die grundlegenden Muster auf künstliche Materialien übertragen, um deren Eigenschaften zu verbessern.

ALEXANDRA: Wann wurden Nanoteilchen entdeckt?

Unwissentlich haben Menschen Nanoteilchen bereits seit dem Altertum verwendet; bspw. beruhen die prächtigen Färbungen mancher Gläser (z.B. in römischen Pokalen oder mittelalterlichen Kirchenfenstern) auf den besonderen optischen Eigenschaften von Metall-Nanopartikeln. Auch die Samurai-Schwerter verdankten ihre beachtliche Härte dem Einbau von Kohlenstoff-Nanoröhrchen in das Metall, ohne dass man sich der Ursache für die verbesserten Materialeigenschaften damals bewusst war.

Aktiv wird an Nanoteilchen und Nanostrukturen etwa seit den 1960er-Jahren geforscht. Einen großen Aufschwung erlebte das Forschungsfeld allerdings erst gegen Ende des 20. Jahrhunderts, was v.a. durch die Entwicklung von technischen Hilfsmitteln, wie bspw. Mikroskopie-Verfahren begründet ist, welche es uns erlauben, einen direkten Blick in den „Nano-Kosmos“ zu werfen.

Die Termine

Der Vortrag von Professorin Schenk findet am Mittwoch, den 21. Juni 2023, von 17.15 bis 18.00 Uhr im Audimax der Universität Bayreuth statt. Die weiteren Termine und Inhalte finden sich auf der Homepage der Kinder-Uni.

Die Busfahrt zur Kinder-Uni ist kostenlos. Als Fahrkarte gilt der Flyer der Kinder-Uni.

Auch für Eltern ist Programm geboten

Eltern müssen bei der Kinder-Uni draußen bleiben. Für sie gibt es ein nicht weniger interessantes Begleitprogramm. Ab 17.20 Uhr wird die Bayreuther Tierökologin Prof. Dr. Heike Feldhaar im Nachbargebäude Naturwissenschaften I, Hörsaal H 13, einen Vortrag halten. Ihr Thema: „Zwischen bunter Biologie und Auswirkungen des globalen Wandels auf Ökosysteme“.

Direkt vor dem Audimax zeigt das studentische Rennteam „Elefant Racing“ seine komplett selbstentwickelten Rennwägen.