Ist es möglich, in der Zukunft ohne Benzin und Diesel auszukommen? Aus derzeitiger Sicht nicht, aber es ist auch keine reine Fantasie. Während Hybridautos seit längerem auf dem Markt sind, ist die Brennstoffzelle, die auf Wasserstoffantrieb basiert, noch nicht soweit. Das hochentzündliche Gas könnte den Autos zu einem wahren Raketenantrieb verhelfen, allerdings einmalig. Hier setzen die ForscherInnen der Fakultät für Physik und der Fakultät für Chemie im Forschungsprojekt "Bulk Nanostructured Materials - Synthesis, Microstructures and Properties" an.
Ihre Idee ist, Wasserstoff in einem Metall hochkonzentriert zu speichern und rasch an die Brennstoffzelle abzugeben. Was hier zum Einsatz kommt, ist Nanotechnologie. Bei dieser nutzen NaturwissenschafterInnen die veränderten Eigenschaften von Materialien auf atomarer und molekularer Ebene. In der Nanowelt ist nämlich einiges anders als gewohnt. Nanotechnologie setzt an deren Schnittstelle an. Die Skala, auf der hier gearbeitet wird, ist unvorstellbar klein. Ein Nanometer ist ein 100.000stel des Durchschnitts eines Haares.
Intellektuelle kritische Masse
Das Forschungsprojekt ist eines von drei Projekten, die mit bester Bewertung für den universitären Forschungsschwerpunkt "Materialwissenschaften - Funktionalisierte Materialien und Nanostrukturen" nach einem internationalen Peer-Review-Verfahren ausgewählt wurden. "Die neue Zusammenarbeit mit der Chemie ermöglicht uns über die Fakultätsgrenzen hinaus, eine intellektuelle kritische Masse zu erreichen und damit unsere internationale Präsenz zu verstärken", lobt Projektleiter Univ.-Prof. Dr. Hans-Peter Karnthaler die neue Entwicklung. Hochspezialisierte teure Geräte und das dementsprechende Expertenwissen stehen jetzt einem größeren Kreis zur Verfügung.
Synergieeffekte
Gemeinsam arbeitet das siebenköpfige Team, das sich aus MitarbeiterInnen der Fakultäten für Physik und für Chemie zusammensetzt, mit Methoden der Röntgenstreuung, der Neutronenstreuung, der atomaren Kraftmikroskopie, der hochempfindlichen Längenanalyse und der Thermoanalyse. Ein Schlüsselgerät für das Projekt ist ein neues Durchstrahlungs- Elektronenmikroskop, für das Geldmittel in der Höhe von 1,2 Millionen Euro aufgetrieben werden konnten.
Sonne, Mond und Sterne
"Dieses Gerät, ein Titan der internationalen Spitzenforschung, kann die kleinsten atomaren Abstände abbilden. Das ist so, als ob man bisher am Himmel nur Sonne und Mond gesehen hätte, während sich nun zusätzlich ein Meer von Sternen auftut", ist Hans-Peter Karnthaler begeistert. Man erkennt nicht "nur" mehr ein Nanometer, sondern ein Ångström, das ist ein Zehntel eines Nanometers. Bisher scharren die ForscherInnen allerdings noch in den Startlöchern: Die notwendige schwingungsfreie Aufstellung im Gebäude der Physik bedarf noch aufwändiger Vorbereitung. Sobald dies geschehen ist, steht dem ehrgeizigen, hoch dotierten Projekt in seiner Umsetzung nichts mehr im Weg.
Atomare Mini-Highways
"Die Ziele unseres Projekts sind es, die außergewöhnlichen Eigenschaften in nanostrukturierten Materialien von ihren wissenschaftlichen Grundlagen her zu untersuchen", hält Materialphysiker Karnthaler fest. Die neuen Materialien können beispielsweise sehr fest, aber trotzdem verformbar sein. Die eingangs erwähnte Speicherung von Wasserstoff in nanostrukturierten Materialien ist nur ein Highlight aus dem Forschungsprogramm des Projektteams. Die ForscherInnen nutzen dabei die Grenzflächen zwischen den Nanokristallen quasi als atomare Mini-Highways.
Exzellenstrategie
"Es ist unser Bestreben, bei einem Exzellenzcluster auf dem Gebiet der Materialwissenschaften eine aktive und führende Rolle zu spielen", spielt Hans-Peter Karnthaler auf die Exzellenzstrategie für den Forschungs- und Innovationsstandort Österreich im Regierungsprogramm an. Vernetzt ist die Forschungsgruppe, die auch das Initiativkolleg "Experimentelle Materialphysik - Nanostrukturierte Materialien" betreut, unter anderem mit den beiden anderen Projekten innerhalb des Forschungsschwerpunktes. In erster Linie geht es aber nicht um technologische Entwicklungen, sondern um "wissenschaftliche Ergebnisse der Grundlagenforschung, die auf internationalem Niveau an vorderster Front liegen", so der Projektkoordinator. (hh)
Das Forschungsprojekt "Bulk Nanostructured Materials - Synthesis, Microstructures and Properties" unter der Leitung von Univ.-Prof. Dr. Hans-Peter Karnthaler ist eines von drei Projekten des universitären Forschungsschwerpunkts "Materialwissenschaften - Funktionalisierte Materialien und Nanostrukturen". Als interdisziplinäres Projekt vereint es das Institut für Materialphysik, das Institut für Experimentalphysik sowie das Institut für Physikalische Chemie. |
