Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung

Max-Planck entwickelt gemeinsam mit dem australisch-britischen Batteriehersteller Gelion Natrium-Schwefel-Batterien

Nanokäfige aus Linalool und Schwefel erhöhen die Lebensdauer und Speicherkapazität von Natrium-Schwefel-Akkus
 

Zufällige Mikromuster von fluoreszierenden Molekülen in Zuckerfilmen könnten etwa Medikamente vor Fälschung schützen
 

Aus einem Abfallprodukt der Holzwirtschaft lassen sich ohne Klebstoff stabile Platten herstellen

Ein Online-Katalog erleichtert die Suche nach Materialien für lichtgeladene Batterien oder Superkondensatoren

Für Pflanzen sind Funktionsmaterialien überlebenswichtig. So schützen sich Bäume mit Rinde vor Schäden etwa durch Hagel, Steinschlag oder gar Feuer. Und Pflanzen verpacken auch ihre Samen so, dass diese nach Bedarf extreme Hitze oder Kälte überstehen und bei günstiger Witterung keimen können. Forscherinnen und Forscher des Max-Planck-Instituts für Kolloidund Grenzflächenforschung analysieren, wie die Biomaterialien zu ihren Eigenschaften kommen und ob sie etwa Leder oder Plastik ersetzen könnten.

In unserem Körper werden ständig Knochen erneuert und bei mechanischer Belastung umgebaut. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchen, was dabei genau geschieht und welche Struktur die Knochen steif und fest macht.

Es dauerte etwas, bis Majd Al-Naji unter vielen Talenten seine heutige Leidenschaft entdeckte: die Chemie. Er sucht am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam nach Katalysatoren, die aus Pflanzenabfällen oder Plastikmüll Treibstoffe und andere chemische Produkte erzeugen - und blickt bereits auf einen außergewöhnlichen Lebensweg zurück.

Auf neun Start-ups bringt es Peter Seeberger inzwischen. Mit ihnen will der Direktor am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam Ergebnisse seiner Grundlagenforschung in die Anwendung bringen. So möchte er etwa zuckerbasierten Impfstoffen gegen multiresistente Bakterien den Weg in die Medizin ebnen.

Die Energieversorgung der Zukunft hat ein Speicherproblem. Um überschüssigen Strom von Windkraft- und Solaranlagen für Zeiten aufzuheben, in denen es zu wenig davon gibt, sind leistungsfähige Batterien und Kondensatoren gefragt, die aus möglichst ungiftigen und nachhaltigen Materialien bestehen sollten. Daran arbeiten Clemens Liedel und Martin Oschatz am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam.

Die Analyse elastischer Verformungen von Verbundwerkstoffen in Echtzeit und 3D ist eine Herausforderung. Dies gelingt einer neuen Methode, die Shahrouz Amini und sein Team entwickelten. Sie kombiniert die herkömmliche Raman-laserspektroskopische Bildgebung mit einem Nanoindenter, der kontrolliert Verformungen erzeugt. Damit der Laserstrahl die Reaktion darauf ungestört und hochaufgelöst auf der Oberseite des Materials erfassen kann, positionierte Amini den Nanoindenter unterhalb des Materials. Die innovative Methode eröffnet neue Möglichkeiten für die Entwicklung optimierter Materialien. 

Nachhaltige Rohstoffe sind gefragter denn je – nicht zuletzt, um Ressourcen zu schonen und CO2-Emissionen zu reduzieren. Wir möchten daher biogene Materialien, die bislang als Abfall der Holz­wirtschaft gelten, für hochwertige Anwendungen erschließen. So untersuchen wir in einem Zusammenspiel von naturwissenschaftlicher Grundlagenforschung und Design, wie sich Baumrinde zu steifen Platten und zu einem flexiblen, lederartigen Material verarbeiten lässt. 

Emulsionen finden in einer Vielzahl von Alltagsprodukten wie Lebensmitteln, Kosmetik- und Medizinartikeln, Farben und Waschmitteln Verwendung. Neben klassischen Einkomponenten-Tropfensysteme untersuchen wir verstärkt Emulsionen aus mehrphasigen Tropfen. Dabei beobachteten wir ein einzigartiges chemisch stimulierbares Verhalten solcher Multikomponentensysteme, welche die Erschließung neuer und verbesserter Anwendungen von Emulsionen in der Biomimetik und Biosensorik bis hin zur Konstruktion autonom agierender, künstlich intelligenter Mikroreaktoren ermöglichen.

Kohlenhydrate sind komplexe Zuckerverbindungen, deren Verwendung von der Papierindustrie bis hin zur Pharmazeutikaherstellung reicht. Dennoch bleibt ihr volles Potenzial unausgeschöpft, da sie auf molekularer Ebene noch nicht vollständig untersucht sind. Für die Strukturanalyse haben wir bestimmte Kohlenhydrate synthetisiert und mittels Single-molecule imaging gezeigt, dass einige dieser Biomoleküle spiralförmige und andere stabförmige Strukturen annehmen. Die Verbindungen aggregierten zu Materialien mit genau definierten Zusammensetzungen; das ermöglicht Anwendungen in der Nanotechnologie.

Am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam haben wir herausgefunden, dass sich wachsendes Knochengewebe auf langen Zeitskalen wie eine viskose Flüssigkeit verhält und dadurch Formen mit minimaler Oberfläche annimmt. Dieses Verhalten der Zellen bestimmt die Form des Gewebes, wenn es auf ein Gerüst aufwächst. Diese neuen Erkenntnisse können weitreichende Konsequenzen im Hinblick auf das Verständnis von Heilungsprozessen und der Organentwicklung haben, sowie für medizinische Anwendungen wie die Entwicklung von Implantaten relevant werden.