Schrödinger-Preis 2002: Polymere machen Tenside effizienter

Tenside sorgen in Waschmitteln für mehr Reinigungskraft. Wie sie wesentlich effizienter wirken können, fanden fünf Physiker, Physiko-Chemiker und Chemiker aus Jülich und Köln heraus. Sie erhalten dafür den Erwin Schrödinger-Preis für herausragende interdisziplinäre Forschung. Er wird auf Vorschlag der Helmholtz-Gemeinschaft vom Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft verliehen.

Polymere machen Tenside effizienter

Der Erwin Schrödinger-Preis für herausragende interdisziplinäre Forschung wird in diesem Jahr an eine Arbeitsgruppe von Physikern, Physiko-Chemikern und Chemikern aus Jülich und Köln verliehen: Dr. Jürgen Allgaier, Professor Dr. Gerhard Gompper, Professor Dr. Dieter Richter – alle vom Institut für Festkörperforschung des Forschungszentrums Jülich in der Helmholtz-Gemeinschaft – sowie Dr. Thomas Sottmann und Professor Dr. Reinhard Strey vom Institut für Physikalische Chemie der Universität zu Köln. Die Forscher werden für ihre Arbeiten zur Effizienzsteigerung von Tensiden ausgezeichnet.

Tenside sorgen in Waschmitteln für mehr Reinigungskraft und werden unter anderem in der Kosmetik- und Arzneimittelindustrie benutzt, um Emulsionen herzustellen. Der mit 50.000 Euro dotierte Preis wird alljährlich vom Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft auf Vorschlag der Helmholtz-Gemeinschaft verliehen.

Die Mischung macht’s

Durch enge Zusammenarbeit haben theoretische Physiker und experimentell arbeitende Forscher aus Physik und Chemie einen neuen Lösungsansatz für ein altes Problem gefunden: die schwierige Vermischung von Öl und Wasser. Dieser Prozess hat für viele Anwendungen, unter anderem bei der Produktion von Reinigungsmitteln für die Metall- und Druckindustrie sowie bei der Lack- und Schmierstoffherstellung, große Bedeutung. Um das Vermischen, das auch bei der Cremes- und Salbenproduktion oder bei der Herstellung von Speisen wichtig ist, zu erleichtern, arbeitet man mit Zusätzen, die die Oberflächenspannung der beteiligten Substanzen herabsetzen, den so genannten Tensiden. Dabei ist es das Ziel, eine optimale Vermischung unter Zugabe einer möglichst geringen Menge von Tensiden zu erreichen. Genau dafür fanden die Forscher aus Jülich und Köln eine Lösung und anschließend auch die theoretische Erklärung. Dass sie für die Untersuchungen am Jülicher Reaktor FRJ 2 (Forschungsreaktor Jülich 2) Neutronen als Sonden nutzen konnten, leistete ihnen wertvolle Dienste.

Dialogisches Prinzip beispielhaft praktiziert

Ursprünglich hatten die Forscher in Jülich vor, die molekularen Kräfte und die Strukturbildung in langkettigen Polymeren, die eine ähnliche chemische Zusammensetzung wie die wesentlich kleineren Tensidmoleküle besitzen, zu erkunden. Dabei tauchte die Frage auf, ob die in Jülich entwickelten langkettigen Polymere in der Lage seien, wie Tenside Öl-Wasser-Emulsionen zu bilden. Man zog die Experten aus Köln hinzu. Bei Versuchen mit einem Gemisch aus Tensiden und dem neuen Polymer erlebten die Forscher dann eine Überraschung: Eine geringe Zugabe des Polymers steigerte die Effizienz der Tenside erheblich. Nun waren wieder die Physiker am Zug, um zu klären, wie das Polymer wirkt. Im Wechselspiel von Neutronenstreu-Experimenten und Theorie gelang es, dieses unerwartete Phänomen zu verstehen. Man fand heraus, wie das Polymer an der Grenzfläche von Öl und Wasser ansetzt und deren Eigenschaften verändert. Das theoretische Verständnis ermöglichte es, die Effizienzsteigerung aus den Polymereigenschaften vorherzusagen und damit den gewünschten Effekt zu verstärken.

Nicht nur die hohe Anwendungsrelevanz und die Exzellenz des wissenschaftlichen Ergebnisses, auch das dialogische Prinzip dieser Arbeiten, hat die Gutachter beeindruckt und fand international Anerkennung.

Der Erwin Schrödinger-Preis wird bei der Jahrestagung der Helmholtz-Gemeinschaft am 10. Oktober 2002 in Bonn verliehen.

Cordula Tegen
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Dr. Jürgen Allgaier; j.allgaier@fz-juelich.de
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