Augenlinse eines Rindes

Strom durch organische Solarzellen aus Kunststoffmolekülen

Ob auf Häuserdächern, an Parkautomaten, Ta­schenrechnern oder Armbanduhren, Solarzel­len werden in vielen Bereichen unseres Alltags eingesetzt. Häufig sind diese Solarzellen aus anorganischen Materialien wie Silizium aufgebaut. Wo die Anwendungsmöglichkeiten für herkömmliche Solarzellen aufgrund der spröden Eigenschaften und des unflexiblen Einsatzes enden, könnten in Zukunft Kunst­stoffe mit speziellen elektrischen Eigenschaf­ten eine Rolle spielen. Hier setzen die Forscher der Arbeitsgruppe „Experimentelle Polymerphysik“ in Halle mit einer neuen Gruppe von Materialien, den halbleitenden Polymeren, an. Wie alle Kunststoffe bestehen diese aus langen Kunst­stoffmolekülen, die auch als Polymerketten bezeichnet werden. Zusätzlich besitzt das Material die benötigten halbleitenden Eigen­schaften, um das Sonnenlicht in elektrischen Strom umzuwandeln. Das Besondere an dem in Halle untersuchten Material ist, dass sich regelmäßige mikroskopische Muster in den Polymeren von selbst ausbilden. Die winzigen Strukturen erzeugen die für den Solarstrom benötigten Ladungsträger. Experten sprechen bei der Bildung der Muster von Mikrophasen­separation. Die daraus entstehenden organischen Solar­zellen versprechen geringere Herstellungs­kosten und einen flexiblen Einsatz der Solarzelle. Sogar das Aufdrucken der organi­schen Solarzellen auf die unterschiedlichsten Oberflächen ist möglich. Bis zum anwendungs­reifen Solarmodul aus Kunststoffmolekülen ist jedoch noch viel Forschungsarbeit notwendig.

Bessere Autoreifen durch Nanotechnologie

Netzwerk der Polymerketten im Autoreifen

Wie die Eigenschaften von Materialien für Autoreifen verbessert werden können, wird in mehreren Arbeitsgruppen in Halle untersucht. Hauptbestandteil der Reifengummis ist Kaut­schuk, was nichts anderes als ein Polymer ist. Durch die Zugabe von Ruß, Silikatteilchen und Alterungsschutzmitteln werden die Langlebig­keit und die Rolleigenschaften verbessert. Hier kommt auch die aktuelle Forschung durch ein interdisziplinäres Team der Uni Halle und des Fraunhofer­-Institus für Werkstoffmechanik in Halle ins Spiel.
Systematisch wird der Einfluss von nanoskopisch kleinen Silikatteilchen auf die Eigenschaften des Materials aus Gummi untersucht. Ziel ist es, das Verhalten des mit Nanoteilchen gefüllten Polymermaterials zu verstehen. Die Ergebnisse der Forschung liefern Hinweise, um die Haft bei Nässe und Trockenheit, den Verschleiß sowie den Rollwiderstand zu optimieren.

Den grauen Star im Visier

Doktorandin im Labor

Unsere Augen, die ein Leben lang funktionieren müssen, stellen eine Meisterleistung der Natur dar. Polymerforscher am Institut für Physik in Halle stellen sich nun die Frage, wie und warum sich die Linsentrübung im menschlichen Auge – der graue Star – bildet.
Dabei schauen sie bis auf die Abmessungen einzelner Biomoleküle (Eiweiße) in der Augen­linse. Diese Eiweiße werden schon vor der Geburt gebildet und gewährleisten die Funk­tion unserer Augen über Jahrzehnte. Hierfür hat sich die Natur eine komplexe Mischung aus verschiedenen Eiweißen einfallen lassen. Gelangt diese Mischung aus dem Gleichgewicht, lagern sich die Biomoleküle aneinander an und es kommt zu einem Verklumpen und damit zu einer Trübung der Augenlinse.
In Fachkreisen wird dies auch als Katarakt­bildung in hochkonzentrierten Proteinlösun­gen bezeichnet. Was dabei auf der Ebene der Moleküle passiert, konnte bisher nicht eindeutig geklärt werden. Ist jedoch erst einmal der Mechanismus hinter der Linsentrübung verstanden, könnte dies neue Vorsorge-­ und Heilungsmethoden ermöglichen.