Im Blickpunkt

Glas - ein ganz besonderer Stoff

Was hat Glas mit Innovationen im 21. Jahrhundert zu tun? Ein Stoff, der nachweislich schon im Jahr 1450 vor Christus in Ägypten bekannt war und für einen Kelch des Pharao Thutmosis III. verwandt wurde. Dessen Name Glas einen klar germanischen Ursprung hat und etwas Glänzendes bzw. Schimmerndes bezeichnet. Also wohl eher ein alter Hut?

Für viele Studenten in Leipzig wieder ein Thema - Nanoporöse Gläser.

Die beim Innovationsforum "Nanoporöse Glasformkörper" versammelten Wissenschaftler, Unternehmer, Studierende und Verwaltungsexperten waren da ganz anderer Meinung. Sie arbeiten an einer Renaissance des Werkstoffes Glas. Oder noch präziser gesagt, an einer intensiven Wiederbelebung der Erforschung und Anwendung von porösen Gläsern in Wissenschaft und Wirtschaft.

Nanoporöses Glas hat dabei aber auch gar nichts mit besonders zerbrechlichem Glas zu tun, was man beim ersten Hören vermuten könnte. Vielmehr geht es um Glas, das in einem durchaus anspruchsvollen Verfahren gewonnen wird. Dabei ist Borosilikatglas (Siliziumoxid mit Bor) ein Ausgangsstoff, der mit Wärme behandelt wird. Danach wird ein Entmischungsprozess eingeleitet, bei dem eine lösliche natriumreiche Boratphase und eine nicht lösliche Silikatphase entstehen. Die lösliche Boratphase entzieht man nun mit Hilfe von Mineralsäure. Übrig bleibt die Silikatphase mit einer schwammartigen Netzstruktur. Die dabei entstandenen mikroskopisch kleinen Poren können eine innere Oberfläche zwischen 40 und 300 Quadratmeter pro Gramm des Glasmaterials erreichen. Die Porengröße bewegt sich zwischen 1 bis 1000 Nanometern. Das Herstellen dieser besonderen porösen Gläser und das Nutzen der Poren mit ihren Oberflächen für definierte Funktionen stellt nicht nur eine Herausforderung für Forscher und Unternehmer dar, sondern stand vor allem im Mittelpunkt des Innovationsforums an der Universität Leipzig, die in diesem Jahr ihren 600. Geburtstag feiert.  
    
Dass dieses Thema im mitteldeutschen Raum eine Tradition hat, darauf wies vor allem Professor Dirk Enke hin: "Seit 1963 forschen  beispielsweise Wissenschaftler der Martin-Luther-Universität in Halle an der Saale zum Thema der Herstellung und Funktionalisierung von porösen Gläsern. In den 1970er Jahren wurde im thüringischen Steinach mit der Produktion von porösen Gläsern in Form von Granulaten, Kugeln und Fasern begonnen. Die heutige VitraBio GmbH führt bis heute diese Innovation fort." Professor Dirk Enke leitet den Arbeitskreis Chemische Reaktionstechnik an der Universität Leipzig und ist Initiator des Innovationsforums.

Dass die Förderung des Innovationsforums durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) eine gezielte Entscheidung war, machte BMBF-Referent Hendrik Vogt deutlich: "Die wissenschaftlichen Potenziale rund um die Nanoporösen Gläser in Mitteldeutschland sind unübersehbar und auch international bekannt. Das Forum soll helfen, die wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Partner in dieser Region noch besser und präziser zu identifizieren. Entwickeln Sie ein innovatives Bündnis und schreiben eine neue Erfolgsgeschichte über Forschung, Entwicklung und Anwendung nanoporöser Gläser aus Mitteldeutschland."

Ein Hauch von Glas - zwischen 0,03 und 1 mm ist dieses Glas dünn und biegsam.

Was man mit kleinsten Poren in verschiedenen Glaskörpern alles machen könne, das sei eine ungemein spannende Herausforderung für einen Wissenschaftler, kommentierte der Direktor des Instituts für Technische Chemie an der Universität Leipzig, Professor Roger Gläser, den Kern der Aufgabe. Zurzeit studieren 800 Frauen und Männer an der Leipziger Fakultät für Chemie und Mineralogie. 21 Lehrende, 46 wissenschaftliche Mitarbeiter und 150 Doktoranden sind in dieser Fakultät tätig.

Einen großen Vorteil des porösen Glases gegenüber anderen Werkstoffen machte Gabriele Römer-Scheuermann von der Schott AG in Mainz klar: "Die Möglichkeit, Größe und Struktur der Poren genau einstellen zu können sowie die definierten geometrischen Formen der Glaskörper zu reproduzieren, macht den Unterschied." Sie machte aber auch klar, dass sich in der "normalen" Glasproduktion bis heute bestimmte Wahrheiten halten: "Vor mehr als hundert Jahren brauchte man zur Herstellung von gutem Rohrglas 3 Dinge - einen starken Mann mit Lungen- und Muskelkraft, einen sportlichen Mann der die glühende Glasschmelze in Form zieht und einen Mann mit scharfem Blick und schnellen Gedanken. Bis heute sind diese Aufgaben geblieben, aber die Roboter gekommen."

Schon heute finden die Möglichkeiten von porösen Gläsern verschiedene Anwendungen in der Medizin, der Pharmaforschung, der Sensorik und in der Biotechnologie. Zum Beispiel werden sie bei der Reinigung der DNA und der Immobilisierung von Enzymen eingesetzt. Oder auch in Membranen zur Reinigung von Meer- und Schmutzwasser sowie in der Zahntechnik für modernste Implantate mit einer Mischung aus Kunststoffen und nanoporösen Gläsern.

Durch exzellente Forschung die Vielfalt der Anwendungen zu vergrößern und zu verfeinern - dieses Ziel werde man in den kommenden Jahren erreichen. Mit Kompetenz in der mitteldeutschen Region und Partnern darüber hinaus. Darüber bestand an der Leipziger Universität kein Zweifel.   



Weitere Informationen zum Innovationsforum Nanoporöse Glasformkörper erhalten Sie hier.

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