Einladung zum Erfinderlabor „Organische Elektronik“ des Zentrums für Chemie im März 2019
Marvin Ahlborn erhielt als einer von wenigen hessischen Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit, am Erfinderlabor des Zentrums für Chemie (ZFC) mit Sitz in Bensheim an innovativen Hochleistungsmaterialien zu forschen. Thema der Forschungswoche war die „Organische Elektronik“. Im Folgenden finden Sie seinen Erlebnisbericht:
(Bild 1: Marvin Ahlborn im Erfinderlabor)
Nachdem ich am Sonntag in der Jugendherberge in Darmstadt angekommen war, mein Bett bezogen und meine Zimmergenossen kennengelernt hatte, gab es eine große Vorstellungsrunde mit der ganzen Gruppe. Unsere Beaufsichtigungsperson stellte sich vor und jeder von uns 16 Teilnehmern sagte ein paar Sätze zu sich, seiner Schule und seinen Hobbys. Dann gab es Essen, das während der ganzen Zeit für eine Jugendherberge erstaunlich gut war und durch die schöne Aussicht auf den kleinen See nochmals aufgewertet wurde. Die Abende verbrachten wir im Gemeinschaftsraum, unterhielten uns und spielten.
Am Montag morgen machten wir uns auf den Weg zur Firma Merck. Dort wurden wir von Herrn Eberle und seinen Mitarbeitern mit einer Präsentation über Merck und die Themen, zu denen wir die nächsten drei Tage forschen sollten, begrüßt. Das Überthema war „Organische Elektronik“ und im Zuge dessen, besuchten wir die OLED-Forschung bei Merck. Auch in den Themenbereich „Materialwissenschaften“, mit dem ich mich die nächsten drei Tage beschäftigen sollte, haben wir einen Einblick bekommen.
Nach dem Mittagessen besprachen wir uns in unseren Vierergruppen mit unseren beaufsichtigenden Doktoranten. Sie haben uns einen Einblick in ihre eigenen Doktorarbeiten, die aus dem Bereich Materialwissenschaften, aber auch Zell- und Krebsforschung bestanden, gegeben und uns dann gesagt, welche Aufgaben sie für uns vorgesehen hatten.
Wir sollten erforschen, inwiefern sich Papier als 3-Dimensionale Faserstruktur eignet, um darauf Zellkulturen zu züchten. Besonders begeistert waren wir, als wir hörten, dass es zu diesem Thema bisher keinerlei Forschung gegeben hatte. Auch unsere Doktoranten wussten nicht, ob die Experimente gelingen würden. Wir erforschten also tatsächlich etwas komplett Neues. Das Ziel dieser Arbeit könnte z.B. sein, Indikatoren auf Papier zu drucken und damit schnell und vor allem günstig Krankheiten oder anderes nachzuweisen. Da wir am Freitag die erarbeiteten Inhalte vorstellen und präsentieren sollten, bekamen wir am Abend ein Präsentationstraining, in dem wir mit pädagogischen Übungen professionelle Körperhaltung und Vortragsweise beigebracht bekamen.
Mit dem Dienstag begann der erste Forschungstag. Diesmal ging es nach dem Frühstück zur Technischen Universität Darmstadt, wo wir von den Doktoranten empfangen und in unsere jeweiligen Arbeitsbereiche gebracht wurden. Wir begannen in der Biologie, wo wir Zellkulturen für die nächsten Tage vermehrten und in das Arbeiten unter dem sterilen Abzug eingewiesen wurden (Bild 1: Zellkulturen). Danach gab es den restlichen Tag eine Einführungen in die drei Messtechniken, die wir die Woche über zur Analyse der verschiedenen Papieroberflächen benutzten. Die erste war das Rasterkraftmikroskop, das anders als herkömmliche Mikroskope die Oberfläche von Objekten nicht mit Licht misst, sondern mit der Schwingung einer ca. 5 Nanometer dicken Spitze. Diese macht es möglich, Oberflächenprofile auf einzelne Atome genau zu erstellen. Die zweite Messtechnik, die wir kennenlernten, war das Laserrastermikroskop (Bild 2: Laserrastermikroskop). Es ähnelt sehr einem normalen Lichtmikroskop, mit dem Unterschied, dass es nur eine einzige Wellenlänge zur Messung verwendet, also mit Lasern arbeitet. Als letztes untersuchten wir die Hydrophilie der Oberflächen (Bild 3: Kontaktwinkelmessung), indem wir den Kontaktwinkel eines Wassertropfens auf dem Papier analysierten.
(Bild 1: Zellkulturen)
(Bild 2: Laserrastermikroskop)
(Bild 3: Kontaktwinkelmessgerät)
Am Mittwoch sollten wir alle Messungen durchführen. Dafür beschichteten wir erst einmal die vier Papiersorten mit jeweils zwei Polymeren im Reinraum (Bild 4: Beschichtung) und hatten somit zwölf Proben zu untersuchen: Druckerpapier, Filterpapier, Eukalyptuspapier und Linterspapier (eine besonders für wissenschaftliche Zwecke produzierte Papiersorte) jeweils unbeschichtet und mit den beiden Polymeren. Dann begannen wir mit den Messungen. Da die Messgeräte zunächst fehlerhafte Bilder produzierten, verbrachten wir die ersten Stunden des Tages mit der Fehlersuche. Glücklicherweise hatte die TU noch ein zweites Rasterkraftmikroskop, das wir verwenden konnten. Nach einer kurzen Einweisung und ein paar Testmessungen startete also nun wirklich die Messreihe. Wir beeilten uns, so gut wir konnten, um irgendwie die verlorene Zeit wieder gut zu machen. Im Endeffekt erwies es sich als sinnvoll, dass sich jedes Gruppenmitglied auf ein Messgerät spezialisierte und wir die Proben immer weiterreichten. So bestand meine Aufgabe darin, mit dem Rasterkraftmikroskop die Oberflächenstrukturen zu messen und am Ende 3D-Bilder der Höhenprofile zu erstellen (Bild 5 und 6: Messungen). Am Anfang ging es nur schleppend voran, doch irgendwann kamen wir in einen Lauf und machten schnell und ordentlich eine Messung nach der anderen, sodass wir am Ende des Tages alles geschafft hatten. Zum Abschluss setzten wir noch die Zellen im Biolabor auf das Papier, damit sie über Nacht wachsen konnten. Langsam nahm auch unsere Präsentation, die wir für den Freitag vorbereiten sollten, Form an. Wir gliederten unseren Vortrag und fügten die ersten Bilder ein.
(Bild 4: Beschichtung)
(Bild 5: Messung)
(Bild 6: Messung)
Der Donnerstag war der letzte Tag unserer Forschung. Größtenteils fand unsere Arbeit im Biolabor statt, wo wir die Zellen und ihr in der Nacht stattgefundenes Wachstum mikroskopierten. Da man durch die starke Struktur des Papiers jedoch keine Zellen vom Untergrund unterscheiden konnte, färbten wir die Zellkerne ein, um sie besser erkennen zu können. Doch unpraktischerweise wurde auch das Papier eingefärbt, da ja auch dieses aus Zellen bestand. Eine weitere Einfärbemethode hätte es möglich gemacht, nur die Tierzellen, jedoch nicht das Papier einzufärben. Dafür hätten wir aber eine weitere Nacht gebraucht, also konnten wir im Endeffekt über das Zellwachstum auf dem Papier, nur anhand des Zellwachstums um das Papier herum, spekulieren.
Am letzten Tag haben wir unsere Sachen gepackt und sind wieder zur Firma Merck gefahren, wo wir einmal einen Durchgang unserer zwölfminütigen Präsentationen geprobt haben. Daraufhin wurden langsam die Gäste eingelassen und die sehr professionell gestaltete Abschlussveranstaltung begann mit einem Grußwort seitens Merck und einer Podiumsrunde mit Vertretern aus Wissenschaft und Wirtschaft, die zu ihrem Karriereweg mit Schwerpunkt „Berufs- und Studienorientierung“ befragt wurden.
Dann kamen unsere Präsentationen (Bild 7: Präsentation), die allesamt sehr gut abliefen und vom Fachpublikum hoch gelobt wurden. Zum Schluss gab es noch eine Überreichung von Urkunden und kleiner Geschenke von Merck und der Universität, worunter sich z.B. ein Abonnement des Wissenschaftsmagazins „Spektrum“ befand.
(Bild 7: Präsentation)
Insgesamt war es eine sehr interessante und lehrreiche Woche, bei welcher der Spaß in unserem Forschungsteam auch nicht zu kurz kam!
