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Handfestes und Flüchtiges

Kunststoff, Kleidung, Kosmetika: Chemiker können weitaus mehr als Formeln schreiben

Nachwuchsforscherinnen
Foto: Felix Schumann

Wer sich an seinen neuen superleichten Turnschuhen erfreut oder sich eine Tablette in den Mund schiebt, denkt meistens nicht darüber nach, dass in neuen Materialien, Analysemethoden und Pharmaka das Know how von Chemikern steckt. Das Fach, das häufig mit Chemieunfällen und Umweltkatastrophen in Verbindung gebracht wird, spielt für die Lösung aller wesentlichen Zukunftsfragen eine wichtige Rolle: von Diagnostikmethoden in den Lebenswissenschaften über die Entwicklung von neuen Materialien bis zu einer nachhaltigen Lösung von umwelt- und energiewirtschaftlichen Problemen. Um die Bedeutung des Faches zu würdigen, hat die UN-Generalversammlung das Jahr 2011 zum „Internationalen Jahr der Chemie“ erklärt.

Am Institut für Chemie, im Emil-Fischer-Haus auf dem mathematisch-naturwissenschaftlichen Campus Adlershof, konzentrieren sich die Forschungsaktivitäten auf zwei Bereiche: Funktional strukturierte Materialien und Katalyse sowie Chemische Biologie. Hinter diesen Schwerpunkten verbirgt sich eine große Bandbreite von Themen, wie etwa Analytik, Umweltchemie, Organische und Anorganische Synthese oder Theoretische Chemie.

„Gerade mit der Analytik hat die HU ein Alleinstellungsmerkmal, denn an den meisten chemischen Instituten ist dieses Gebiet kein eigenständiges Fach“, berichtet Thomas Braun, Geschäftsführender Direktor des Instituts und Anorganischer Chemiker. Die Fähigkeiten der Humboldtianer sind stark nachgefragt: Für Lebensmittelanalysen, Dopingkontrollen oder Kriminalistik ist die Analytik ohnehin unverzichtbar. Die größte akademische Herausforderung ist derzeit die Exzellenzinitiative von Bund und Ländern. HU-Chemiker sind gemeinsam mit ihrem Kooperationspartner, der Bundesanstalt für Materialforschung (BAM), aufgefordert, einen Langantrag für die zweite Runde des „Elitewettbewerbs“ zu schreiben. In der interdisziplinär angelegten Graduiertenschule „SALSA“ (School of Analytical Sciences Adlershof) soll es in einem interdisziplinären Ansatz in Ausbildung und Forschung um innovative Lösungen von Problemen beispielsweise in der Nanotechnologie oder den Materialwissenschaften gehen.

Stichwort Exzellenzinitiative: Das Institut ist mit einer Reihe von Arbeitgruppen bereits am Exzellenzcluster UniCat beteiligt. Im Berliner Raum entwickeln und erforschen darin mehr als 50 Arbeitsgruppen aus der Chemie, Physik, Biologie und den Ingenieurwissenschaften Katalysatoren. Das ist Grundlagenforschung mit Blick auf die Anwendung, denn 80 Prozent aller chemischen Produkte, die die Basis für alltägliche Erzeugnisse wie Kunststoffe, Kosmetika, Kleidungstücke oder Medikamente sind, benötigen bei zumindest einem Schritt ihrer Herstellung einen Katalysator.

Katalysatoren lassen Prozesse nicht nur kostengünstiger ablaufen, sondern fördern auch wertvollere Stoffe zu Tage. „Ein Traum der Katalyse-Forscher ist es, Methan in Methanol umzuwandeln“, erklärt Institutsleiter Braun. Methan ist Bestandteil von Erdgas und wird bislang hauptsächlich verbrannt. Als Methanol könnte es ebenfalls als Energieträger genutzt werden, ist aber sicherer und ökonomischer im Transport.

Ob nun im Rahmen von Clustern, Sonderforschungsbereichen oder anderer Forschungsaktivitäten – Chemiker agieren heute häufig im Verbund mit anderen Wissenschaften. Am Campus Adlershof wurde beispielsweise die Verbindung zwischen Chemie und Physik durch eine Brückenprofessur am Institut für Physik gestärkt. Hier steht von chemischer Seite aus das Herstellen und Erforschen neuer Materialien im Mittelpunkt, beispielsweise auf der Basis von Molekülen, die möglicherweise eines Tages als winzige elektronische Bauelemente in Sensoren oder Schaltkreisen fungieren werden. Klar ist, dass die Anforderungen an die Technik immer höher und komplexer werden und eines Tages mit den heute üblichen Materialien nicht mehr zu bewältigen sein werden.

Ein weiteres Forschungsfeld ergibt sich an der Schnittstelle zwischen Chemie und Medizin. In der Chemischen Biologie beschäftigen sich die Wissenschaftler unter anderem mit der Modifizierung von Biopolymeren wie DNA und Proteinen, um deren Wechselwirkungen zunächst im Reagenzglas und langfristig im belebten Organismus zu steuern.

Mit dem Umzug der Chemie an den Wissenschaftsstandort Adlershof im August 2001 sind die Wissenschaftler nicht nur näher zusammengerückt, sondern haben auch hochmoderne Laborräume und wichtige Großgeräte im Emil-Fischer-Haus erhalten. „Die Ausstattung genügt auch heute noch hohen Standards“, findet Robert Fenger. Er hat am Institut studiert und promoviert nun zur Edelmetallnanokatalyse. „Wer Chemie studieren möchte, muss strukturiert denken können, einiges auswendig lernen und darf nicht zwei linke Hände haben“, erklärt der Nachwuchswissenschaftler. Denn die Studierenden verbringen nicht nur viel Zeit mit Formeln, sondern stehen auch im Labor und arbeiten praktisch.

„Unsere Studiengänge sind gut durchorganisiert und strukturiert, gelehrt wird von Montagmorgen bis Freitagnachmittag“, betont Studienfachberater Horst Hennig. Das Institut gehört bundesweit zu den führenden – mit etwa 9,5 Semestern durchschnittlicher Studienzeit. Es verzeichnet allerdings, wie alle chemischen Institute bundesweit, hohe Abbrecherzahlen. Von zurzeit etwa 120 Studienanfängern im Monobachelor Chemie werden am Ende nur noch etwa 40 Prozent übrig bleiben, ähnlich sieht es auch im Kombibachelor Chemie, dem Lehramtsstudium, aus. Wer ein richtiger Chemiker sein will, braucht dann noch den Doktortitel – dieser gehört bei den meisten Arbeitgebern in der chemischen Industrie zur Ausbildung dazu.

„So gesehen ist es fast egal, ob man ein Diplom macht oder Bachelor und Master“, sagt Rüdiger Tiemann, der Didaktiker des Instituts, mit einem Schmunzeln. Den Übergang zur Bolognareform haben die Chemiker nicht gern vollzogen. In der Didaktik beschreitet das Institut jedenfalls neues Terrain – mit der empirischen Lehr- und Lernforschung. „Ein Problem der Lehrerausbildung ist, dass viele Absolventen so lehren, wie sie es von ihren eigenen Lehrern erfahren haben“, erklärt Tiemann, „das möchten wir mit unserem forschungsbasierten Lehransatz durchbrechen.“ So finden beispielsweise Ergebnisse aus einem großen DFG-geförderten Forschungsprojekt, an dem zwölf Berliner Schulen beteiligt sind, unmittelbar ihren Weg in die Vorlesungen und Seminare der Studierenden.

Nachwuchsförderung wird am Institut ohnehin groß geschrieben. Den Kontakt zu den Schulen hält das Institut über die Chemische Schülergesellschaft, die Vorlesungen und Praktika für Oberstufenschüler anbietet. Das Schülerlabor Elan bietet außerdem Experimentiermöglichkeiten für Schüler, Anregungen für Lehrer und Praxiserfahrung für Studierende.

Ljiljana Nikolic