»Atome auf dem Bazar«: Preis für anschaulichen Wissenschaftstext

Die Inhalte ihrer Dissertation »Atomistische Modellierung der Oberflächenoxidation von Titannitrid und Cobalt-Chrom Legierungen« hat die 29-Jährige in ihrem Text mit dem Titel »Atome auf dem Bazar« übersetzt.

Der Artikel der frisch promovierten Physikerin, der nun in einer Sonderbeilage von »Bild der Wissenschaft« veröffentlicht wird, erklärt, warum wir reine Metalle eigentlich nicht anfassen können. Sie ziehen sich innerhalb von Sekundenbruchteilen einen Oxid-Mantel an, wenn sie mit Wasser oder Luft in Kontakt kommen.

Ein solcher Oxidmantel kann bei Implantaten Abwehrreaktionen im Körper auslösen. Um diese zu verstehen, zoomt die Wissenschaftlerin in die Grenze zwischen Oxid-Schicht und Körper. Mit einer speziellen Computersimulation hat sie dazu Ultrakurzfilme aus der Nanowelt berechnet, die eine Picosekunde des Geschehens in Zeitlupe zeigen. Eine Picosekunde ergibt sich, wenn man eine Sekunde in Tausend Milliarden Teile aufteilt.

Die Kurzfilme zeigen realitätstreu, wie sich Atome und Elektronen bei der Oxidation von metallischen Implantaten verhalten: eben fast wie auf einem belebten Bazar. Da wird gefeilscht, mit Elektronen bezahlt und Elektronen werden geklaut. Janina Zimmermann hat mit den neuartigen Filmen feststellen können: Ist der Bazar beendet, sind die Cobalt-Chrom-Legierungen, die häufig bei Implanten zur Anwendung kommen, mit einer stabilen Oxidschicht überzogen, ohne dass zuvor giftige Chromat-Ionen in den Körper gelangt sind. Damit hat die Legierung viel bessere Eigenschaften als die reinen Metalle.

Mit diesen Nanowelt-Filmen ist es nun möglich, auch das Bazargeschehen neuer Biomaterialien vorherzusagen, ohne dass sie vorher in einen Körper eingepflanzt und getestet werden müssen.

Die Klaus Tschira Stiftung in Heidelberg fördert seit 1996 junge Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler, die exzellent forschen und anschaulich schreiben. Die Preis-Jury wählte von 220 eingesandten Texten die jeweils besten in sechs Fächern aus.