Mikrobagger und molekulare Glanzlichter: DFG fördert Nanowissenschaftler

27.05.2011 - Deutschland

Großer Erfolg für die Kieler Nanowissenschaften: Am 24. Mai, entschied ein Expertengremium der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), dass der Sonderforschungsbereich 677 – Funktion durch Schalten (SFB 677) an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) für weitere vier Jahre gefördert werden soll. Insgesamt fließen bis zum Jahr 2015 acht Millionen Euro in die 18 Kieler SFB-Teilprojekte, in denen rund 100 Wissenschaftler auf molekularer Ebene Schaltmechanismen erforschen. Durch den Zuschlag entstehen etwa 30 neue Arbeitsplätze für hochqualifizierte Wissenschaftler. Die Ergebnisse der Grundlagenforscher finden unter anderem Eingang in schonende medizinische Therapien oder neue Generationen von Speicherchips. Das Kieler Konzept konnte sich gegen 41 weitere Anträge aus unterschiedlichen Wissenschaftsbereichen durchsetzen.

Der SFB 677 war das erste fächerübergreifende Großprojekt auf dem Gebiet der Nanowissenschaften an der CAU und somit die Keimzelle des neuen Forschungsschwerpunktes „Nano- und Oberflächenwissenschaften“. Seit vier Jahren forschen Physiker, Chemiker und Materialwissenschaftler an winzigen molekularen Schaltern und Maschinen. Ausgehend von bekannten Alltagstechniken wie Pumpen, Motoren oder Sensoren hoffen die Forscherinnen und Forscher durch die Verkleinerung technischer Funktionen ähnliche Effizienzsteigerungen und technologische Neuerungen zu erreichen, wie sie die Miniaturisierung der Computertechnologie mit sich gebracht hat.

„Die molekulare Nanowissenschaft, unter der man diese Forschung zusammenfassen kann, ist ein typisch interdisziplinäres Forschungsfeld und zudem ein sehr aufwendiges“, erläutert Professor Rainer Herges, Sprecher des SFB 677. „Einfach gesagt, könnte man unsere Arbeit als molekularen Maschinenbau bezeichnen. Im Gegensatz zu einer üblichen Werkstatt arbeiten Chemiker und Physiker aber mit Atomen und Molekülen. Auch die Werkzeuge, die wir zum Konstruieren verwenden, sind andere. Die Zeit- und Größenskalen, denen sich die Schaltvorgänge abspielen, liegen weit jenseits unserer Vorstellungskraft. Man braucht deshalb speziell entwickelte Mikroskope mit ultrahoher Auflösung, um einzelne Moleküle sehen und manipulieren zu können.“

Bereits in der ersten Förderperiode konnten so spektakuläre Ergebnisse erzielt werden: ein molekularer Bagger, schaltbare Magnetspeicher mit einem Durchmesser von einem Nanometer, ein molekulares Flimmerepithel und Kunstfasern, deren wasserabstoßende Eigenschaften an- und ausgeschaltet werden können. Ein Molekül, das mit Licht gesteuert wird, könnte als Kontrastmittel in der Kernspintomographie angewendet werden und die Strahlenbelastung bei Operationen unter MRT-Kontrolle erheblich reduzieren. In der jetzt anstehenden Förderperiode beschäftigen sich die Nanowissenschaftler mit Fragen der Energieumwandlung und -übertragung sowie mit molekularen Fahrzeugen und molekularer Elektronik. Als neues Forschungsgebiet kommt die Anbindung der molekularen Maschinen an biologische Systeme hinzu. Daraus ergeben sich neue Anwendungsmöglichkeiten in Biologie und Medizin.

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