Von Sensoren und Solarzellen

Universität Mainz präsentiert sich auf der Hannover Messe



Neuartige Materialien und Materialentwicklung rund um Sensoren und Solarzellen präsentieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Johannes Gutenberg-Universität Mainz auf der Hannover Messe 2009 vom 20. bis 24. April. So können sich interessierte Besucher auf dem Gemeinschaftsstand "Forschung und Technologie aus Rheinland-Pfalz" (Stand C48 in Halle 2) über neuartige Materialien mit hoher Spinpolarisation für magnetische Sensorelemente informieren. Darüber hinaus zeigen Mainzer Wissenschaftler, wie sie Bauprinzipien des pflanzlichen Photosyntheseapparats auf Solarzellen übertragen, um deren Effizienz zu verbessern. Mittel- und Oberstufenschüler können sich auf dem Energieparcours des Nat-Labs für Schülerinnen und Schüler mit Experimenten selbstständig das Thema Energie erarbeiten.

Auf dem Gebiet der magnetischen Mikro- und Nanotechnologien wurden in der Vergangenheit wichtige Arbeiten zur Umsetzung der universitären Grundlagenarbeiten in industrielle Produkte (AMR- und GMR-Sensoren) durchgeführt. Im Rahmen des Verbundprojekts "Multimag" wird ein XMR-Baukastensystem entwickelt, das eine schnelle Umsetzung der neuen Forschungsergebnisse (insbesondere der TMR-Technologie) in industrielle Produkte ermöglicht. Mit dem auf der Hannover Messe ausgestellten Demonstrator zeigt die Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Claudia Felser und die Graduiertenschule der Exzellenz "Materials Science in Mainz" (MAINZ) die verschiedenen Arten von GMR-Sensoren, die bisher für die Längen- und Abstandsmessung eingesetzt werden. Von den kleinsten Bausteinen der Materie bis zu den angewandten Materialien, von der grundlegenden Theorie zur praktischen Entwicklung, von der modernen Atomphysik zur Chemie: Im Mittelpunkt der Graduiertenschule der Exzellenz MAINZ steht das Design neuer funktionaler Materialien auf Basis von Polymeren und von Materialien mit neuen Eigenschaften, wie es beispielsweise auch Supraleiter sind.Wissenschaftliches Ziel ist es, Theorien aufzustellen, die die Entwicklung neuer funktionaler Materialien möglich machen und die Grundlage dafür ist das Verständnis, wie komplexe Materie funktioniert.

Solarzellen lernen von der Photosynthese

Elektrochemische Solarzellen, sog. Grätzel-Zellen, haben einige Gemeinsamkeiten mit dem Photosyntheseapparat grüner Pflanzen. Forscher aus den Bereichen Pflanzenwissenschaften, Organische und Physikalische Chemie an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz arbeiten daran, noch weitere Vorteile des Vorbilds aus der Natur auf die Solarzellen zu übertragen: eine ganz einfache Version von elektrochemischen Solarzellen, die im Prinzip im Schulversuch zusammengebaut werden kann. So benutzen Pflanzen eine Vielzahl von Lichtsammelpigmenten, die die Lichtenergie zunächst einfangen, bevor diese Energie dann in Ladungstrennung, also in das Aufbauen einer Spannung, umgesetzt wird. Solche Lichtsammelpigmente sollen auch in elektrochemische Solarzellen eingebaut werden. Im Rahmen der Hannover Messe zeigt die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Harald Paulsen, Institut für Allgemeine Botanik der Johannes-Gutenberg-Universität, eine ganz einfache Version der Grätzel-Zelle, die aus leicht zugänglichen und billigen Bau¬steinen wie Leitfähigkeitsglas, Titandioxidpulver und Brombeersaft zusammengesetzt werden kann.

Zeitgleich zur Hannover Messe bauen Schülerinnen und Schüler des Gymnasiums Gonsenheim Grätzelzellen. Die Schüler kommunizieren dabei live per Webcamp mit Studierenden der Arbeitsgruppe von Prof. Paulsen auf der Hannover Messe und werden ihre selbst gebauten Grätzelzellen am 24. April in Anwesenheit von Staatsministerin Doris Ahnen in Hannover in Betrieb nehmen.

Die Arbeitsgruppe von Prof. Harald Paulsen befasst sich mit der Biochemie und Molekularbiologie der pflanzlichen Photosynthese, insbesondere der Lichtsammlerkomplexe des Photosyntheseapparats. Viele der Forschungsarbeiten sind Kooperationen im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 625 "Von einzelnen Molekülen zu nanoskopisch strukturierten Materialien" und der Graduiertenschule der Exzellenz "Materials Science in Mainz (MAINZ)" .

Im Energieparcours des NaT-Lab für Schülerinnen und Schüler der Johannes-Gutenberg Universität Mainz sind elf verschiedene Stationen zum Oberbegriff Energie aufgebaut, an denen Schüler verschiedenster Altersgruppen (vorzugsweise Mittel- und Oberstufe) selbstständig den Begriff Energie erarbeiten können, darunter u.a. Stationen zur Windkraft, Brennstoffzelle und Wasserkraft, aber auch zur Energienutzung oder Speicherung von Wärme. Jährlich finden im Rahmen des NaT-Labs der Johannes Gutenberg-Universität Mainz rund 100 Projekte aus Chemie, Physik oder Biologie mit circa 6.000 Kindern und Jugendlichen statt. Als Netzwerk konzipiert, fließen die Erwartungshaltungen von Schule, Hochschule, Unternehmen und Politik sowie von externen Bildungseinrichtungen frühzeitig in die Programmentwicklung des NaT-Labs ein. Ergebnis sind zielgruppengerechte Programmangebote der Chemie, Physik, Mathematik, Biologie und den Geowissenschaften mit originellen Lehr- und Lernformen, die erfolgreich bei Schülern ein nachhaltiges Interesse an den Naturwissenschaften wecken und auf Dauer erhalten.