Ausbildung des Nanowissenschaftlernachwuchses
Von der Biomedizin über die Elektronik bis zur Energietechnik und darüber hinaus – die unterschiedlichsten Wissenschaftsgebiete haben sich unter dem Eindruck nanowissenschaftlicher Innovationen grundlegend verändert. Mit der Unterstützung durch das EU-geförderte Projekt DYNAMOL (Dynamic molecular nanostructures) wurde ein Ausbildungsnetzwerk geschaffen, durch welches ein berufserfahrener Forscher sowie 11 Kollegen, die noch am Anfang ihrer Karriere stehen, wissenschaftliche Förderung erhielten, wodurch ein wichtiger Beitrag zur kontinuierlichen Fortentwicklung des Felds geleistet wurde. Im Rahmen des Projekts kamen neun Vertreter der Wissenschaft und drei der Industrie an einem Tisch zusammen. Durch diese Mischung sollte sichergestellt werden, dass Grundlagenforschung in die Entwicklung wirtschaftlich verwertbarer Anwendungen mündet. Die DYNAMOL-Partner befassten sich mit der Nutzung dynamischer kovalenter Chemie zur Erzeugung von Nanostrukturen. Deren Anwendung ermöglicht es, die Stärke, die kovalente Bindungen ausmacht, mit der Fähigkeit zur Verbesserung gemachter Fehler, welche durch reversible chemische Reaktionen auf supramolekularer Ebene möglich wird, zu kombinieren. Dank herausragender Fortschritte konnten Anwendungsformen und Architektur in einigen neuen Geräten innovativ gestaltet werden. Zur Erkennung solcher Biomoleküle wie DNA, Lektinen und Aminosäuren wurden Fluoreszenztests an funktionalisierten Nanopartikeln durchgeführt. Die Wissenschaftler entwickelten Borliganden, um so Nanokäfigstrukturen und hochverzweigte (dendritische) Selbstassemblierungen zu erzeugen. In weiteren Arbeiten gelang es den Forschern, die Ausbildung eines Wirt-Gast-Komplexes (das heißt, die Einschließung und Wiederfreilassung des Gastes) zu modellieren. Auch entwickelten sie eine neue Familie auf Dendritgerüsten basierender dynamischer amphiphiler Strukturen, bei welchen durch Temperaturreize oder Ligandenbindung die Freilassung im Inneren befindlicher Sondenmoleküle ausgelöst werden konnte. Schließlich wurden unter Verwendung im Rahmen des Projekts hergestellter Polymerfilme elektrochrome Festkörper hergestellt. Aus einem aus funktionalisiertem Glas bestehenden Mikrofluidkanal wurde ein Biosensor mit anpassbarer Fühlgenauigkeit entwickelt, welcher auf supramolekularen Nanopartikelstrukturen basierte. Neben Einzelfortbildungen an den federführend beteiligten Institutionen trugen auch Gastaufenthalte an Partnerlaboren als essentielle Bausteine stark zur effektiven Zusammenarbeit bei. Sechs Workshops und eine Sommerschule wurden durch das Ausbildungsnetzwerk organisiert und durchgeführt, darunter auch vier Kurse zu den wichtigsten Arbeitsverfahren. Die Teilnehmer erhielten Fortbildungsmaßnahmen in fachlichen Angelegenheiten ebenso wie in organisatorischen, also etwa zu Themen wie der Führung eines Labors oder der Aufteilung von Forschungsgeldern. Dazu zählten etwa auch Sprachkurse oder Weiterbildungen zum Erwerb sehr spezifischer Kenntnisse oder aber übergreifender Kompetenzen wie dem Verfassen von Fortschrittsberichten. Innovationen und neue Anwendungen waren ebenso das Ergebnis von DYNAMOL wie 18 Artikel, die in expertengeprüften Zeitschriften veröffentlicht wurden, sowie 14 weitere, deren Publikation noch bevorsteht. Sehr positiv ist auch, dass der Forschungsbereich der dynamischen kovalenten Chemie und Nanotechnologie nun über eine Garde gut ausgebildeter Nachwuchswissenschaftler verfügt, welche die Richtung für die Forschungsarbeiten der Zukunft vorgeben kann.
Schlüsselbegriffe
Nanowissenschaften, molekulare Nanostrukturen, dynamische kovalente Chemie, supramolekular, Nanokäfig
