Wie können Oberflächen Schmutz einfach abperlen lassen? Warum hinterlässt moderne Sonnencreme keine weißen Rückstände mehr? Und weshalb verändern manche Autolacke je nach Blickwinkel ihre Farbe?
Mit diesen und vielen weiteren Fragen beschäftigten sich die Schüler:innen des Chemiegrundkurses der Jahrgangsstufe EF im Rahmen eines Workshops zur Nanotechnologie. Nachdem die Schüler:innen bereits im Frühjahr bei einem Besuch der Universität Paderborn Einblicke in die chemische Forschung und moderne Laborarbeit erhalten hatten, war nun Dr. Mike Bobert vom Department Chemie zu Gast an der Schule.
In einem praxisorientierten Workshop brachte er den Lernenden ein Forschungsgebiet näher, das zahlreiche Bereiche unseres Alltags prägt und zugleich großes Potenzial für zukünftige Technologien bietet. Durch Experimente, Demonstrationen und anschauliche Erklärungen gelang es Dr. Bobert, die oftmals unsichtbare Welt der Nanomaterialien greifbar zu machen. Im Mittelpunkt standen die besonderen Eigenschaften von Materialien im Nanobereich. Dabei wurde deutlich, dass Stoffe auf kleinsten Größenskalen häufig ganz andere Merkmale besitzen als in ihrer gewohnten Form – ein Umstand, der Nanomaterialien für Forschung und Industrie besonders interessant macht.
An verschiedenen Beispielen wurde deutlich, wo Nanotechnologie bereits heute zum Einsatz kommt. So verglichen die Schüler:innen die Oberflächeneigenschaften von Kohlrabiblättern und Wachspapier und erkannten, wie natürliche Strukturen als Vorbild für technische Anwendungen dienen können. Besonders eindrucksvoll zeigte sich dies beim sogenannten Lotuseffekt: Wasser perlt von bestimmten Oberflächen nahezu rückstandslos ab und nimmt dabei Schmutzpartikel mit. Dieses Prinzip wird heute unter anderem bei selbstreinigenden Oberflächen und funktionellen Textilien genutzt.
Ein weiterer Schwerpunkt des Workshops war die gezielte Herstellung von Nanoteilchen. Am Beispiel von Gold-Nanoteilchen wurde gezeigt, wie sich die Eigenschaften eines Materials allein durch seine Größe verändern können. Besonders großes Interesse weckte ein Experiment, bei dem aus einer Goldlösung nanoskalige Goldpartikel hergestellt wurden. Mithilfe eines Lasers konnten diese anschließend sichtbar gemacht und ihre charakteristischen Eigenschaften veranschaulicht werden.
Darüber hinaus lernten die Schüler:innen verschiedene Anwendungen der Nanotechnologie im Alltag kennen. Thematisiert wurden unter anderem der Perleffekt in Lacken und Kosmetikprodukten, der sogenannte Flip-Flop-Effekt bei Autolacken sowie der Einsatz von Titandioxid in Wandfarben und Sonnencremes. Auch moderne Brillengläser mit Nanobeschichtungen, die ein Beschlagen verhindern können, wurden vorgestellt. Für besondere Begeisterung sorgten schließlich Ferrofluide, deren magnetische Nanopartikel unter dem Einfluss von Magnetfeldern faszinierende Strukturen bilden.
Neben den naturwissenschaftlichen Grundlagen wurde auch die gesellschaftliche Bedeutung der Nanotechnologie diskutiert. Nanomaterialien können dazu beitragen, Ressourcen effizienter zu nutzen, Energie einzusparen und neue Lösungsansätze für aktuelle Herausforderungen zu entwickeln. Die Auseinandersetzung mit solchen Fragestellungen entspricht zugleich den Zielen der UNESCO-Projektschulen, die junge Menschen dazu befähigen möchten, wissenschaftliche Entwicklungen kritisch zu reflektieren und Verantwortung für eine nachhaltige Zukunft zu übernehmen. Die Experimente stießen auf großes Interesse und machten deutlich, wie spannend und vielfältig aktuelle Forschung sein kann.
Eine Schülerin aus dem Chemiegrundkurs fasste ihre Eindrücke zusammen: „Besonders beeindruckt hat mich das Experiment mit den Gold-Nanoteilchen. Durch den Laser konnte man die Partikel sichtbar machen und verstehen, wie anders sich Stoffe im Nanobereich verhalten. Spannend fand ich außerdem den Vergleich zwischen Kohlrabiblatt und Wachspapier sowie die beschlagfreien Brillengläser und Materialien, die je nach Blickwinkel ihre Farbe verändern.“
Der Besuch von Dr. Bobert stellte eine wertvolle Ergänzung des Chemieunterrichts dar und knüpfte unmittelbar an die Erfahrungen des Kurses an der Universität Paderborn an. Die Veranstaltung zeigte eindrucksvoll, wie gewinnbringend die Zusammenarbeit von Schule und Hochschule sein kann und wie aktuelle Forschung den Unterricht bereichert. Gleichzeitig verdeutlichte der Workshop zentrale Anliegen des Goerdeler-Gymnasiums als mitarbeitende UNESCO-Projektschule: die Förderung wissenschaftlicher Bildung, die kritische Auseinandersetzung mit Zukunftsfragen und die Übernahme von Verantwortung für eine nachhaltige Entwicklung.
Das Goerdeler-Gymnasium bedankt sich herzlich bei Dr. Bobert für den abwechslungsreichen Workshop und die spannenden Einblicke in die Welt der Nanotechnologie. Solche Begegnungen zeigen den Schüler:innen nicht nur, wie aktuelle Forschung unseren Alltag prägt, sondern auch, welche Bedeutung naturwissenschaftliche Innovationen für die Gestaltung der Zukunft haben.
Text: A. Kemper, E. Mangrich, E. Jensen (EF)
Fotos: A. Kemper
