Drehscheibe für die Partikelforschung

Funktionale Partikelsysteme weisen biologische, chemische und physikalische Eigenschaften auf, die sie zu vielversprechenden Bausteinen für neue Hochleistungsmaterialien machen. Dazu zählen beispielsweise effiziente Katalysatoren für die Prozesstechnik, Materialien zur Energiewandlung wie Elektroden von Brennstoffzellen und druckbare Solarzellen sowie Batterien zur Energiespeicherung. Doch auch in den Lebenswissenschaften, beispielsweise in der Lebensmitteltechnik, der Pharmazie, der Nanomedizin und der Biotechnologie, finden funktionale Partikelsysteme vielfältige Anwendungsmöglichkeiten.

Die Universität in Erlangen „ist ein internationales Schwergewicht und Leuchtturm in der Erforschung komplexer Partikelsysteme“, sagt Johannes Walter, wissenschaftlicher Koordinator des Center for Functional Particle Systems. Das Zentrum wird jetzt mit knapp einer Million Euro Förderung durch die DFG zur Core Facility. „Mit der Einrichtung der Core Facility werden wir diese Position weiter zu einer Technologieplattform und Drehscheibe zur Begegnung und Vernetzung internationaler Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ausbauen.“

Die künftige Core Facility unter der Leitung von Martin Hartmann wird drei zentrale Expertisen der Erlanger Partikelforschung bündeln: Die Synthese von Nanomaterialien speziell für die chemische und biochemische Katalyse vertreten durch Hartmann, die Analyse poröser Nanostrukturen für Trenn- und Speicherprozesse vertreten durch Matthias Thommes, sowie die umfassende Partikelcharakterisierung und Funktionalisierung von Partikeloberflächen vertreten durch Wolfgang Peukert und Nicolas Vogel. Bereits seit 2020 arbeiten diese Disziplinen im Sonderforschungsbereich „Produktgestaltung disperser Systeme“ zusammen.

Die Förderung von Core Facilities zielt insbesondere auf eine leichtere Zugänglichkeit zu Forschungsinfrastrukturen und die breitere Nutzung von Ressourcen. Die Gerätezentren stehen externen Wissenschaftlern nicht nur beratend zur Seite, sie stellen auch ihre hochkomplexe Technik für Forschungsarbeiten zur Verfügung. Am FPS sind dies Methoden zur Herstellung und Charakterisierung funktionaler Oberflächen, Partikelsysteme sowie poröser Materialien. Diese umfassen beispielsweise Fluoreszenzspektroskope zur Charakterisierung chemischer Substanzen, Ultrazentrifugen für Untersuchungen des Teilchenverhaltens in Flüssigkeiten, Kernspinresonanzspektroskope zur Charakterisierung von Partikeloberflächen sowie Geräte zur umfassenden Porenstrukturanalyse und der Charakterisierung von Oberflächeneigenschaften wie Topographie, chemische Zusammensetzung oder Benetzung. Diese hochspezialisierte Infrastruktur ist teuer, aufwendig im Betrieb, erfordert spezielles Know-how und ist deshalb nicht an jedem Forschungsstandort verfügbar.

„Unser Nutzungskonzept sieht drei Kategorien vor“, erklärt Walter. „Erstens umfassende Kooperationsarbeiten mit anderen Einrichtungen, zweitens Auftragsmessungen für Anwenderinnen und Anwender aus Industrie und Forschung und drittens die Methodenentwicklung sowie Anwendungsüberlassung für externe Nutzerinnen und Nutzer.“ Zu den künftigen Kooperationspartnern zählen nicht nur wissenschaftliche Einrichtungen, sondern auch Interessenten aus der Industrie. „Die Förderung der DFG ist vor allem eine Anschubfinanzierung, die zum Beispiel die Einrichtung von drei Postdoc-Stellen ermöglicht“, so Walter weiter. „Aber auch Mittel für Öffentlichkeitsarbeit werden bereitgestellt.“

Durch diese Förderung kann die hohe Kompetenz in der Charakterisierung von Partikeln, Poren und Oberflächen nachhaltig gestärkt werden sowie Forschungsprojekte angeschoben werden. Offene Türen für Schulprojekte, Informationsveranstaltungen, und Ferienprogramme helfen dabei, die Begeisterung der Forscher in die breitere Öffentlichkeit zu tragen.

FAU / RK