Homepage: Forschen im ganz Kleinen

Sie war nicht so ganz einfach hier herzulocken. Doch der Dekan der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät an der Universität Potsdam, Reimund Gerhard, schaffte es, die auch von den Universitäten in Freiburg und Köln umworbene Physikerin Svetlana Santer nach Potsdam zu holen. In der Potsdamer Wissenschaftslandschaft seien „dual carreers“ möglich, bei denen einer der Partner an der Universität, der andere in der wissenschaftlichen Forschung an einem Institut arbeite, erklärt Gerhard. Das sei hilfreich gewesen.

In der Ukraine geboren, ist Santer damit gegenwärtig die einzige Physikprofessorin des Landes Brandenburg. 1997 kam die Wissenschaftlerin von Russland nach Deutschland, an die Universität Ulm, um dort zu promovieren. Makromolekulare Strukturen und deren Bewegungen waren schon damals ihr Thema. Auch in ihrer Antrittsvorlesung sprach die Wissenschaftlerin über „Die Kunst der Nanopartikelmanipulation“.

Trotz der ephemeren Materie über die sie forscht wirkt die 37-jährige Mutter von zwei Kindern alles andere als vergeistigt. Santer ist auch eine überaus elegante Erscheinung. Der Saal war zu ihrem Einstand an der Uni so voll wie selten, wenn eine neue Lehrkraft ihr Debut gibt.

Nanopartikel und deren Erforschung sind schon seit Jahren ein Thema, das nicht nur Physiker interessiert. Etliche Forschungsprojekte versuchen deren physikalische Grundlagen und Gesetzmäßigkeiten zu durchleuchten. Wirtschaftsunternehmen haben das Potenzial der Kleinstpartikel erkannt und erweitern ihre Produktionspaletten entsprechend.

„Nanopartikel sind ein bis einhundert Nanometer groß. Damit sind sie größer als ein Atom, aber mit dem bloßen Auge oder einem Mikroskop nicht zu erkennen“, erklärt die Professorin ihren Forschungsgegenstand. Acht physikalische Größenordnungen würden zwischen einem Nanopartikel und einer für das Auge sichtbaren Partikelgröße liegen. „Das ist ungefähr so wie die Entfernung von der Erde zum Mond.“

Nano sei längst ein Bestandteil des alltäglichen Lebens, meint Santer. In Hautcremes fänden sich Elemente als Weißmacher, um die Sonnenstrahlung besser zu reflektieren. In Gummibärchen und Ketchup steckten sie als Verdickungsmittel und bei kratzfestem Glas würden die Miniteile für eine besonders glasharte Oberfläche sorgen. „Die Diskussion über eine Kennzeichnungspflicht für Nanoprodukte kommt zu spät“, konstatiert Santer. Sie weist darauf hin, dass mit Hilfe der Teilchen Aussicht auf Computerfestplatten mit unbekannter Dichte bestünde und es noch viele weitere nutzbringende Anwendungsbereiche gebe.

Tatsächlich treiben Unternehmen, die Nanopartikel in ihre Produkte einbauen, einen erheblichen Aufwand, um die Zwergphysik in der Öffentlichkeit gut dastehen zu lassen. Ein schlechtes Image, wie das der Atomindustrie, soll auf jeden Fall vermieden werden. Proteste in der Öffentlichkeit, ausgelöst vom vermuteten Gefahrenpotenzial der weitgehend unerforschten Partikel, gibt es trotzdem.

Die Forscherin Svetlana Santer wird in den nächsten Jahren beschäftigen, wie sich die Teilchen unter verschiedenen Bedingungen verhalten. Wegen deren Winzigkeit würden die Schwerkraft, Reibungs- und Adhäsionskräfte und viele andere physikalische Gesetzmäßigkeiten bei der Manipulation von Nanopartikeln ganz anders wirken, als es bisher in der Physik bekannt ist. Zur Bewegung der Teilchen verwendet Santer Polymerbürsten und magnetische Felder.

Ein Vorbild für die Bürsten sind Systeme im menschlichen Körper, mit denen dieser Kleinstteilchen wie Bakterien fortbefördert. Die Polymerbürsten hätten den Vorteil, immer wieder in ihre alte Form zurückzufinden, erläutert Svetlana Santer. Sichtbar werden die Manipulationsversuche im Nanobereich erst im Rastertunnelmikroskop. Was dort genau zu erkennen ist, weiß auch Santer noch nicht: „Es ist schwer zu sagen, welche Methode Nanopartikel zu bewegen die beste ist. Bisher ist jedenfalls keine optimal.“ Es gibt also noch reichlich Forschungsbedarf. Richard Rabensaat

Richard Rabensaat