Forschung
Nr. 47

Forschung bewegt 2018 – Materialforschung

Florian Aigner, Christine Cimzar-Egger | PR und Marketing

Wenn man Raumfahrzeuge bauen will, die brennender Hitze widerstehen, wenn man bessere Touch-Displays für Mobilgeräte haben möchte, oder auch wenn man biologisches Gewebe manipulieren will, um Krankheiten zu heilen – in all diesen Fällen spielt die Materialforschung eine entscheidende Rolle. Unsere technologische Zukunft hängt ganz wesentlich davon ab, welche Materialien uns zur Verfügung stehen, und so wird an der TU Wien intensiv an neuen, verbesserten Materialien für unterschiedlichste Einsatzbereiche geforscht.

Alle Fotos © Klaus Ranger 

Das Thema Materialforschung der TU Wien stand im Mittelpunkt der Veranstaltung „Forschung Bewegt“, zu der am 4. Juni 2018 zahlreiche Gäste unterschiedlichster Partnerunternehmen der TU Wien eingeladen waren. „Forschung Bewegt“ soll einen Blick hinter die Kulissen der TU Wien gewähren, ein Gefühl für aktuelle Forschungsfragen vermitteln und die Chance zu zwanglosem Netzwerken bieten.

Prof. Johannes Fröhlich, Vizerektor für Forschung und Innovation, eröffnete die Veranstaltung im „TU the Sky“ im elften Stock des Chemie-Gebäudes am Getreidemarkt. Er wies darauf hin, dass es sich dabei nicht nur um ein wichtiges Bürogebäude, sondern auch um einen TU-Forschungserfolg handelt: Mit an der TU Wien entwickeltem Know-How wurde das Chemie-Hochhaus zu einem hochmodernen Energie-Plus-Gebäude gemacht – auch dabei spielte die Wahl der richtigen Materialien und Werkstoffe eine wichtige Rolle.

„Materials and Matter ist ein Forschungsschwerpunkt, der die gesamte wissenschaftliche Wertschöpfungskette umfasst – von der fundamentalen Grundlagenforschung bis hin zu Patenten oder der Gründung von Startup-Unternehmen.“
Vizerektor Johannes Fröhlich

Auch wenn sich das Thema „Materialforschung“ quer durch alle Fakultäten der TU Wien zieht, standen bei der Veranstaltung die Fakultäten für Chemie und Physik im Mittelpunkt. Die Gäste wurden in Gruppen von Labor zu Labor geführt, sechs Vortragende gaben jeweils einen kurzen Einblick in ihre Forschungsarbeit.

Neue Materialien

Ein hochaktuelles Thema präsentierte Prof. Florian Libisch vom Institut für Theoretische Physik: Derzeit wird intensiv an sogenannten „zweidimensionalen Materialien“ geforscht. Dabei handelt es sich um extrem dünne Schichten, die nur aus wenigen Atomlagen oder gar nur aus einer einzigen Schicht von Atomen bestehen. In dieser Form zeigen die Materialien oft Eigenschaften, die man mit gewöhnlichen Materialien, in denen die Atome dreidimensional angeordnet sind, nicht erreichen kann. Der bekannteste Vertreter dieser Materialklasse ist Graphen – eine atomar dünne Schicht von Kohlenstoff, die bemerkenswerte elektronische und mechanische Eigenschaften aufweist.

Um biologische Materialien geht es in der Forschung von Prof. Gerhard Schütz (Institut für Angewandte Physik). In seiner Forschungsgruppe werden Nanostrukturen auf Zellmembranen untersucht, und dafür müssen immer wieder spezielle Mikroskopie-Methoden weiterentwickelt werden. Spezielle Markermoleküle werden verwendet, die man gezielt zum Leuchten bringen kann. Auf diese Weise kann man heute Strukturen sichtbar machen, die mit gewöhnlichen Lichtmikroskopen niemals abbildbar werden. Damit möchte man wichtige Abläufe auf zellulärer Ebene besser verstehen, um neue Therapien gegen Krankheiten entwickeln zu können.

Ein ganz anderes Thema präsentierte die Chemikerin Miriam Unterlass (Institut für Materialchemie): Sie beschäftigt sich mit Hochleistungsmaterialien, die extrem widerstandsfähig gegenüber Hitze und korrosiven Chemikalien sind. Bisher waren solche Materialien nur auf sehr komplizierte, teure und umweltschädliche Weise herzustellen, weil teilweise giftige Lösungsmittel benötigt wurden. Unterlass und ihr Team wenden allerdings eine ganz andere Methode an. Ähnlich wie im Erdinneren bei hohem Druck und hoher Temperatur Kristalle entstehen, lässt auch Miriam Unterlass ihre Hochleistungsmaterialien unter extremen Bedingungen wachsen – in speziellen Druckreaktoren.

Analytik: Auf der Suche nach winzigen Spuren

In drei weiteren Präsentationen ging es um das Thema Analytik: Wer neue Materialien entwickeln will, muss auch in der Lage sein, Materialproben präzise zu charakterisieren. Sowohl die Oberfläche von Materialien als auch ihr Inneres kann am Institut für Chemische Technologien und Analytik mit modernsten Geräten untersucht werden.

Prof. Herbert Hutter präsentierte sein Sekundärionenmassenspektrometer, ein High-Tech-Gerät, das sich zur hochpräzisen Messung der Zusammensetzung von Oberflächen eignet. Eng arbeitet Hutter etwa mit Halbleiter-Firmen zusammen. Selbst winzige Spuren von Fremdatomen in einer Silizium-Halbleiterplatte lassen sich mit TU-Technologie nachweisen.

Prof. Andreas Limbeck blickt etwas tiefer in die Materialproben hinein: Wie er dem Publikum eindrucksvoll anhand einer 2-Euro-Münze demonstrierte, lassen sich Proben untersuchen, indem man sie mit einem Laserpuls beschießt, dabei wird das Material verdampft und kann dann in kürzester Zeit vermessen und analysiert werden.

Eine ganz besonders wichtige Rolle in der Materialforschung der TU Wien nimmt Annette Foelske-Schmitz ein. Sie leitet das „Analytical Instrumentation Center“ der TU Wien, das mit unterschiedlichen Instituten zusammenarbeitet und State-of-the-art-Geräte betreibt. Foelske-Schmitz präsentierte ein Gerät für Röntgenphotoelektronenspektroskopie, daneben stehen im Analytical Instrumentation Center noch zahlreiche andere Technologien zur Verfügung. Die Forschungsmöglichkeiten reichen von der Bioanalytik über Oberflächenanalytik und Spurenanalytik bis hin zur Schwingungsspektroskopie.

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