Abteilung Materialsynthese und Reaktivität

Kunststoffe und Polymere sind aus dem modernen Leben nicht mehr wegzudenken, doch ihr ökologischer Fußabdruck stellt eine große Herausforderung dar. Unsere Abteilung widmet sich der Lösung dieser Probleme durch innovative Lösungen, die Funktionalität mit Nachhaltigkeit verbinden. Ob es um die Entwicklung fortschrittlicher Materialien für medizinische Innovationen geht oder um die Entwicklung wiederverwertbarer Produkte aus Abfällen - unsere Forschung wird von der Vision einer saubereren, gesünderen Zukunft für alle angetrieben.

Automatisierte robotergestützte Synthese

Unser Team arbeitet an der vollautomatischen, robotergestützten Synthese abbaubarer Polymere, z. B. für biomedizinische Anwendungen. Wir untersuchen Katalysatoren und lichtabsorbierende Materialien in Zusammenarbeit mit der Abteilung Grenzflächen und Integration. Mit Hilfe fortschrittlicher Robotertechnik können wir genau kontrollieren und untersuchen, wie die Strukturen die Eigenschaften der Materialien beeinflussen. Das Verständnis dieser „Struktur-Eigenschafts-Beziehungen“ ermöglicht uns die Entwicklung von maßgeschneiderten Materialien für die Energiewende und für medizinische Implantate, in letzterem Fall in Zusammenarbeit mit dem Institut für aktive Polymere.

Umwandlung nicht abbaubarer Polymere in biologisch abbaubare Materialien

Nicht abbaubare Kunststoffe wie Polystyrol tragen erheblich zum globalen Abfallproblem bei. Unsere Forscher arbeiten daran, abbaubare Gruppen in das Polymergerüst einzubetten, so dass dieses unter bestimmten Bedingungen abgebaut werden kann. Diese Arbeit bietet einen Weg zu nachhaltigeren Materialien, ohne deren Leistungsfähigkeit zu beeinträchtigen.

Upcycling von Biomasseabfällen für eine Kreislaufwirtschaft

Wir verwandeln Abfall in einen wertvollen Rohstoff, indem wir Abfallprodukte aus Biomasse, wie Kaffeesatz und Lignin, in hochwertige Materialien umwandeln. Wir veredeln diese Abfallstoffe zu Rohstoffen für die additive Fertigung (3D-Druck). Die daraus entstehenden Produkte sind vollständig recycelbar, wodurch die Entstehung neuer Abfälle vermieden und die Kreislaufwirtschaft gefördert wird. Dieser Ansatz verringert nicht nur die Umweltauswirkungen, sondern zeigt auch das Potenzial nachhaltiger Materiallösungen.

Nutzung der biologischen Vielfalt von Mikroorganismen in einer Kreislaufstrategie für die Bioökonomie

Die Nutzung organischer Reststoffe durch mikrobielle Biosynthese von Polymeren bietet die Möglichkeit, Kreisläufe in der Bioökonomie zu schließen. Unsere Forschung konzentriert sich auf Mikroorganismen, die in der Lage sind, Biopolymere wie PHA (Polyhydroxyalkanoate) und PLA (Polymilchsäure) zu produzieren, und untersucht deren Fähigkeit, organische Rückstände als kosteneffizienten Rohstoff zu nutzen, um Abfälle zu reduzieren und wertvolle Produkte herzustellen.
Um die Umweltverschmutzung durch Kunststoffe zu bekämpfen, untersuchen wir auch das Potenzial des biologischen Abbaus durch Mikroorganismen bei Polymeren wie PET, PS und PLA-Verbundstoffen. Dazu gehört auch die Bewertung der Wirksamkeit von In-vitro-Methoden, mit denen sich zuverlässig beurteilen lässt, wie diese Mikroorganismen Polymere abbauen, und damit vielversprechende Lösungen zur Verringerung von Kunststoffabfällen bieten.

Die Abteilung Reaktivität stellt anorganische Schichten im Nanometerbereich her, d.h. künstliche Einzel- und Multilagen, die mittels Magnetron-Sputtering abgeschieden werden. Unsere dünnen Schichten sind sowohl für die Forschung in der Thermophotovoltaik und Photoelektrochemie als auch für technologische Anwendungen als Röntgenspiegel in Experimenten an modernsten Röntgenquellen, z.B. European XFEL/Deutschland und Swiss FEL/Schweiz, von Interesse.


Das Sputterlabor am Hauptsitz von Hereon in Geesthacht verfügt über zwei Anlagen aus eigener Fertigung:
- eine vielseitige UHV-Kammer für Proben im cm-Maßstab [Ø 60 cm] und
- eine 4,5 m lange Anlage für die Beschichtung von Substraten bis zu 1,5 m Länge.