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Kleine Längenskalen von großer Bedeutung Dozentin Regine von Klitzing, Institut für Physik kondensierter Materie Zusammenfassung Eine einseitige Zusammenfassung des Vortrags findet sich hinter diesem Link. Vortragsfolien Eine Kopie der Vortragsfolien in pdf-Version findet sich hinter diesem Link.
Ein Cappuccino schmeckt am besten mit cremigem und zartem Milchschaum. Ein vergleichbar gelungenes Ergebnis mit Hafer- oder Mandelmilch zu erzielen, fällt schwer. Ein Grund dafür liegt im Mikroskopischen: winzige Proteinkörperchen stabilisieren den Schaum und sorgen für feine Luftbläschen. Der Cappuccino-Schaum zeigt, wie Dinge, die nur wenige Nanometer (millionstel Millimeter) klein sind, den für Menschen wahrnehmbaren Makrokosmos verändern. Für Professorin Regine von Klitzing ist die Erforschung solcher Brücken zwischen Klein und Groß eine große Herausforderung. Um Milchschaum geht es in ihrem Team am Institut für Festkörperphysik der TU Darmstadt zwar nicht. Aber um die Materialklasse, zu der das leckere Topping gehört, "weiche Materie" genannt. Damit meinen Physiker eine Art gemischten Aggregatzustand zwischen "fest" und "flüssig". Gele gehören dazu, wie etwa Götterspeise, elastische Kunststoffe wie Gummi oder eben Schäume. Was weiche Materie interessant macht, ist nicht nur der betörende Geschmack einiger Vertreter.
Auch die Technik soll profitieren, etwa mit intelligenten Oberflächenbeschichtungen, die als Sensoren wirken oder durch Formänderung selbst aktiv werden. Von Klitzings Team will die komplexe Welt weicher Materie grundlegend erforschen. Dazu gehört auch die Kreation ganz neuer Materialien mit spezifischen Funktionen und Eigenschaften. Von Klitzing bringt jahrzehntelange Erfahrung auf dem Gebiet ein. In ihrem Team vereint sich Expertise mit einer umfassenden experimentellen Ausstattung. "Wir decken von der Synthese neuer Materialien bis hin zu deren Charakterisierung das ganze Spektrum ab", nennt die Physikerin eine Stärke. Gele mit Signalen schalten Potenzial für intelligente Oberflächen sehen die Forscherinnen und Forscher in bestimmten Nanogelen. Sie bestehen aus einem kugelförmigen Netz von kettenartigen Molekülen, so genannten Polymeren, die in Wasser gelöst sind. Bei Erwärmung lösen sich die Polymere schlechter im Wasser. Dann verdrängen die Kügelchen das Nass aus ihrem Innern. Die Folge – sie schrumpfen.
Prof. Dr. Regine von Klitzing Geschäftsführende Direktorin des Instituts für Physik Kondensierter Materie Arbeitsgebiet(e) Weiche Materie an Grenzflächen Kontakt work +49 6151 16-24506 Work S2|04 102 Hochschulstraße 8 64289 Darmstadt
Prof. Dr. Regine von Klitzing Arbeitsgebiet(e) Weiche Materie an Grenzflächen, A09 Kontakt work +49 6151 16-24506 Work S2|04 102 Hochschulstr. 8 64289 Darmstadt Links Mehr erfahren
Weil dies bei einer festen, vom konkreten Material abhängigen, Temperatur geschieht, lässt sich das Nanogel zwischen groß und klein "schalten". Es gibt auch Gele, die auf andere Signale reagieren. "Manche lassen sich mit dem pH-Wert schalten, andere durch Feuchte oder Magnetfelder", sagt von Klitzing. Das Team testet Gele aus verschiedenen Polymeren und fügt Nanopartikel in sie ein. Mit Goldnanopartikel angereicherte Nanokügelchen etwa lassen sich gezielt mit einem fokussierten Lichtstrahl "umschalten". Ein weiterer Forschungsfokus von Klitzings sind sehr dünne flüssige Filme, die zwischen festen Oberflächen oder Luft eingeschlossen sind. "Wir erforschen die Wechselwirkungen in solchen Filmen mit bestimmten Zusätzen wie Molekülen oder Partikel, was ein Beispiel dafür ist, dass unsere Forschung interdisziplinär auf der Grenze zwischen Physik und Chemie angesiedelt ist", sagt von Klitzing. Ein Ziel ist zu verstehen, was dünne Filme stabilisiert. Wichtig ist dieses Wissen für die Kosmetik-, Pharma- oder Lebensmittelindustrie, die oft Schäume, Emulsionen oder Suspensionen nutzt.
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