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Das Molekül mit den vielen Eigenschaften

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Hydrogele sind den meisten schon einmal begegnet: In natürlicher Form als Qualle am Strand oder als synthetische Flüssigkeitsspeicher in Babywindeln. Diese Netzwerke aus natürlichem Material oder Kunststoffen zeichnen sich durch eine hohe Elastizität aus und sind mit Wasser gequollen. Gele können sehr klein sein: Mikrogele messen teilweise nur 100 Nanometer. In diesem Maßstab reagieren die weichen, vernetzten Polymerteilchen besonders schnell.

Mikrogele lassen sich mit spezifischen Funktionen ausstatten und können Schadstoffe aufnehmen oder Wirkstoffe gezielt freisetzen. Auf einer entsprechenden Struktur aufgebracht machen sie sich als Membranfilter nützlich oder fungieren als Sensor. Dieses Potenzial im Nanomaßstab auszuschöpfen, stellt für die Wissenschaft eine große Herausforderung dar, denn die Entwicklung interaktiver und „intelligenter“ Systeme, wie sie für lebende Organismen charakteristisch sind, können bisher synthetisch nicht erreicht werden. „In unserem interdisziplinären Forschungsverbund wollen wir solche natürlichen Strukturen nachbauen und in entsprechende Systeme einbetten“, erläutert Univ.-Prof. Dr. rer.nat. Walter Richtering.

Interdisziplinäre Teams

Prof. Richtering, Leiter des Instituts für Physikalische Chemie, ist Sprecher des Sonderforschungsbereichs (SFB) „Funktionelle Mikrogele und Mikrogelsysteme“. In diesem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) seit Juli 2012 geförderten Projekt arbeiten Vertreter der Natur- und Ingenieurwissenschaften gemeinsam. Die Interdisziplinarität gehört zwar zu den Grundvoraussetzungen eines SFB, doch Prof. Richtering war es wichtig, dies zusätzlich in der Struktur zu verankern: „Die Wissenschaftler sollen nicht parallel, sondern täglich gemeinsam arbeiten, daher haben wir alle Projektteams fächerübergreifend besetzt.“ Auf diese Weise werden zum Beispiel Physiker und Verfahrenstechniker oder Chemiker und Mediziner eine Themenstellung bearbeiten. Spezielle technische Lösungen, wie ein eigens eingerichteter SharePoint und ein virtuelles Proben- und Datenmanagement, ermöglichen allen den Zugriff sowie den standortunabhängigen Austausch. „Wir werden dazulernen und uns mit der Sprache der anderen Disziplinen auseinandersetzen müssen“, sagt Prof. Richtering.

„Doch das ist machbar, schließlich gehört die enge und erfolgreiche Zusammenarbeit von Naturwissenschaftlern und Ingenieuren zu den besonderen Merkmalen der RWTH. Dazu können wir auf die Kompetenzen des An-Instituts DWI-Interactive Materials Research zurückgreifen und kooperieren mit dem Forschungszentrum Jülich.“

Thomas von Salzen | idw
Weitere Informationen:
http://www.rwth-aachen.de/go/id/ckuj

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Im Focus: Quanten-Cloud-Computing mit Selbstcheck

Mit einem Quanten-Coprozessor in der Cloud stoßen Innsbrucker Physiker die Tür zur Simulation von bisher kaum lösbaren Fragestellungen in der Chemie, Materialforschung oder Hochenergiephysik weit auf. Die Forschungsgruppen um Rainer Blatt und Peter Zoller berichten in der Fachzeitschrift Nature, wie sie Phänomene der Teilchenphysik auf 20 Quantenbits simuliert haben und wie der Quantensimulator das Ergebnis erstmals selbständig überprüft hat.

Aktuell beschäftigen sich viele Wissenschaftler mit der Frage, wie die „Quantenüberlegenheit“ auf heute schon verfügbarer Hardware genutzt werden kann.

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UTokyo engineers develop a way to create high-capacity long-life batteries

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Im Focus: Accelerating quantum technologies with materials processing at the atomic scale

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Im Focus: A step towards probabilistic computing

Working group led by physicist Professor Ulrich Nowak at the University of Konstanz, in collaboration with a team of physicists from Johannes Gutenberg University Mainz, demonstrates how skyrmions can be used for the computer concepts of the future

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