Frischer Wind in der Materialforschung

Das Forschungsprofil ergänzen und schärfen: Mit diesem Ziel richtet das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) insgesamt zehn New Field Groups ein. Als erster ging im Sommer Professor Christopher Barner-Kowollik an den Start: Mit seinem Team erforscht er neue Synthesewege zu Polymeren sowie deren Bildungsmechanismen – und stärkt so die Materialforschung am KIT.

Polymere sind sehr große Moleküle, die sich aus vielen kleinen einander ähnlichen Einzelbausteinen zusammensetzen. Natürliche Polymere wie Eiweiße stehen neben künstlich hergestellten, zum Beispiel Polyurethane oder Polycarbonate, die in Gehäusen von Computern oder Mobilfunktelefonen enthalten sind. Christopher Barner-Kowollik und sein Team untersuchen, wie die Makromoleküle entstehen – und wie man diesen Prozess, die Polymerisation, kontrollieren kann. „Uns interessieren der Mechanismus und die Kinetik, also die Bildungswege und die Geschwindigkeit, des Prozesses“, erklärt Barner-Kowollik. „Wenn wir sie kennen, können wir wichtige Eigenschaften der Polymere sehr genau vorausberechnen – und damit die Eigenschaften der Materialien bestimmen, in denen sie vorkommen.“

Die Ergebnisse der Gruppe fließen unmittelbar in die Anwendung: Das reicht von der schmutzabweisenden Tapete bis zu idealen Trägern für Wirkstoffe. Barner-Kowollik hat neun Jahre in Sydney geforscht, von dort bringt er ein weiteres Anwendungsbeispiel mit: In Australien deckt man Häuserdächer häufig mit farbig lackiertem Stahl. Eine in Europa hergestellte Farbe könnte man dafür nicht verwenden – in Australien wäre der Lack einer viel höheren UV-Strahlung ausgesetzt und würde nicht lange halten. „Wir müssen also eine spezielle Formulierung der Farbe finden. Dazu schauen wir uns den Zerfall der Polymere genau an und versuchen herauszufinden, wie man ihn stoppen kann.“

Das zweite große Thema neben der detaillierten Beschreibung des Reaktionsmechanismus ist damit das Entwickeln von Methoden zur Herstellung von Polymeren. Daran hat auch die Wirtschaft Interesse: „Viele unserer Technologien bringen wir direkt in den industriellen Prozess ein“, so Barner-Kowollik. Zu den Kooperationspartnern zählen deutsche Unternehmen, die international agieren, aber auch australische Firmen.

Weiteres Standbein der Gruppe ist die Charakterisierung der Makromoleküle: Ihre Struktur untersucht sie beispielsweise mit Hilfe der Massenspektrometrie. Auch hier entwickelt das Team neue Methoden, welche eine möglichst genaue Charakterisierung ermöglichen.

Elf Mitarbeiter umfasst die Gruppe momentan, sieben von ihnen sind aus Sydney mitgekommen. Langfristig soll das Team auf bis zu 25 Mitarbeiter anwachsen. Als einen der Gründe, an das KIT zu kommen, nennt der 35-Jährige das effektive und schnelle Berufungsverfahren. „Auch mit den Themen Dual Career – meine Frau ist ebenfalls Forscherin – und der Betreuung unserer beiden Kinder ist die Leitung sehr offen umgegangen und hat Lösungsvorschläge miterarbeitet“, berichtet Barner-Kowollik. Von der Flexibilität bei den Verhandlungen sei er angenehm überrascht gewesen.

Barner-Kowolliks Gruppe „Präparative Makromolekulare Chemie“ ist die erste von insgesamt zehn New Field Groups, die das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) aus Mitteln der Exzellenzinitiave einrichtet. Die Gruppen erschließen neue Felder: Sie beschäftigen sich mit bislang noch nicht im KIT vertretenen Forschungsgebieten und prägen so das Forschungsprofil aus.

Im Karlsruher Institut für Technologie (KIT) schließen sich das Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft und die Universität Karlsruhe zusammen. Damit wird eine Einrichtung international herausragender Forschung und Lehre in den Natur- und Ingenieurwissenschaften aufgebaut. Im KIT arbeiten insgesamt 8000 Beschäftigte mit einem jährlichen Budget von 700 Millionen Euro. Das KIT baut auf das Wissensdreieck Forschung – Lehre – Innovation.

Die Karlsruher Einrichtung ist ein führendes europäisches Energieforschungszentrum und spielt in den Nanowissenschaften eine weltweit sichtbare Rolle. KIT setzt neue Maßstäbe in der Lehre und Nachwuchsförderung und zieht Spitzenwissenschaftler aus aller Welt an. Zudem ist das KIT ein führender Innovationspartner für die Wirtschaft.