Nanowissenschaftler in Duisburg feiern 10. Geburtstag

Physiker Dr. Markus Heidelmann am Transmissions-Elektronenmikroskop
Physiker Dr. Markus Heidelmann am Transmissions-Elektronenmikroskop
Foto: FUNKE Foto Services
Was wir bereits wissen
Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter. Zu den Einsatzmöglichkeiten von Nano-Teilchen wird geforscht am Center for Nanointegration (Cenide). Am Mittwoch feiert es seinen 10. Geburtstag.

Duisburg.. Der Arbeitsplatz von Dr. Markus Heidelmann dürfte einer der ruhigsten der Stadt sein. Der Kellerraum hinter der massiven Stahltür im Nanoenergie-Technikzentrum (Netz) an der Neudorfer Carl-Benz-Straße ist hermetisch gedämmt und abgeschirmt. Auf separaten, 100 Tonnen schweren Fundamenten steht das Transmissions-Elektronenmikroskop – schon kleinste Schwingungen könnten die Ergebnisse verfälschen die der zwei Millionen Euro teure „Star“ im Großgeräte-Park des Center for Nanointegration (Cenide) an der Universität Duisburg-Essen liefert. Am Mittwoch feiert die Einrichtung, die Forschungs- und Lehraktivitäten an der UDE bündelt, ihren zehnten Geburtstag.

Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter. Unvorstellbar klein. „Ein Nano-Partikel verhält sich zu einem Fußball, wie der Fußball zur Erdkugel“, erklärt Dr. Tobias Teckentrup, Cenide-Geschäftsführer. Das besondere: Materialien verändern ihre Eigenschaften im Nano-Bereich. Gold etwa leuchtet rot, Silizium je nach Größe in verschiedenen Farben. Transparenz, Härte, Leitfähigkeit und Magnetismus sind weitere Variablen, die in der Physik, Chemie, Medizin und den Ingenieurwissenschaften viele Einsatzmöglichkeiten eröffnen.

Interdisziplinäre Teams

„Das setzt voraus, dass sich Nanopartikel gezielt herstellen lassen“, erläutert Teckentrup. An Lösungen tüfteln im Cenide interdisziplinäre Teams mit Chemikern, Physikern, Medizinern und Ingenieuren, nicht selten auch gemeinsam mit industriellen Partnern. „Unsere Geschäftsstelle ist Anlaufpunkt für deren Anfragen, wir vermitteln den richtigen Ansprechpartner“, so Teckentrup.

Energie ist der Forschungsschwerpunkt des Duisburger Nano-Zentrums. Silizium etwa ist dabei ein spannendes Material. „In Form von Sand günstig, unbegrenzt verfügbar und damit ideal für die großindustrielle Anwendung“, schwärmt Tobias Teckentrup. Silizium-Nanopartikel können als gute elektrische Leiter und schlechte Wärmeleiter helfen, die Hitze an der Ofenwand und am Auspuff in elektrische Energie umzusetzen. Das bisher eingesetzte Blei oder Tellur, giftig und selten, würde sich erübrigen.

Aus Atomen zusammengebaut

Ein Quantensprung für die Herstellung von Nanopartikeln für die industrielle Anwendung ist den Forschern mit der Entwicklung eines Gasphasen-Syntheselabors gelungen. In zwei Anlagen, eine im Netz-Gebäude, eine weitere im Institut für Energie- und Umwelttechnik (IUTA) in Rheinhausen werden die Mini-Teilchen nicht durch Zerkleinerung hergestellt, sondern aus Atomen „zusammengebaut“. Teckentrup: „Dieses mittlerweile etablierte Verfahren erlaubt die Herstellung in passender Größe und großer Menge.“

Längst finden sich Nanopartikel in Batterien und LED-Lampen, in Farben, Lacken, Kosmetik und Pflastern. Der weitere Siegeszug, da sind die Wissenschaftler sicher, wird unaufhaltsam sein – Missbrauch der vermeintlich segensreichen Wirkung der Winzig-Teilchen in der Werbung eingeschlossen. „Bei der geruchshemmenden Wirkung von Nano-Silberpartikeln in Socken habe ich Zweifel“, sagt Dr. Tobias Teckentrup.

Center for Nanointegration zählt 63 wissenschaftliche Institute als Mitglieder

Der Ursprung des Center for Nanointegration (Cenide) waren drei Sonderforschungsbereiche. Im Jahr 2013 wurden die universitären Aktivitäten in der Nanowissenschaft gebündelt im neuen Nanoenergie-Technikzentrum an der Carl-Benz-Straße 199, für das 46 Mio. Euro von Bund und Land flossen. Dort realisieren die 63 wissenschaftlichen Institute, die dem Cenide angehören, ihre Forschungsprojekte. Auf 400 Quadratmetern stehen 120 Forschern dort 36 Labore zur Verfügung, der Wert der Großgeräte beläuft sich auf rund 6 Mio. Euro. Cenide kooperiert mit Einrichtungen der Nanoforschung in Europa, den USA, Kanada und Asien.