Maßgeschneiderte Materialien mit neuartigen Funktionen

„Wir verleihen Materialien Eigenschaften, die es in der Natur nicht gibt, oder von denen man dachte, dass es sie prinzipiell nicht geben könnte“, sagt Martin Wegener. Mit seiner Arbeitsgruppe nutzt er Methoden der Nanostrukturierung, um komplexe Topologien maßgeschneidert herzustellen, die das Material mit neuartigen mechanischen, optischen, thermischen, elektronischen oder biologischen Funktionen ausstatten. „3D-Druck-Technologien auf der Mikrometer- bis Nanometerskala spielen bei unserer Forschung eine riesengroße Rolle“, betont der Wissenschaftler, der mit seiner Arbeitsgruppe das Verfahren des Direkten Laserschreibens (DLS) weiterentwickelt hat. Durch diese fotolithografische Methode lassen sich mittels eines computergesteuerten, fokussierten Laserstrahls beliebige dreidimensionale Nanostrukturen gestalten.

Unter anderem gelang es, eine 3D-Tarnkappe im Bereich von sichtbarem Licht herzustellen, die aufgrund ihrer Oberflächengestalt das Licht um Objekte herumlenkt, die dann keinen Schatten mehr werfen. Durch den Einsatz solcher Tarnkappen-Materialien ließen sich beispielsweise Metallkontakte in Solarzellen unsichtbar machen, die fünf bis zehn Prozent des Flächenanteils der Zellen verschatten, erläutert Wegener.

Gemeinsam mit Biologen entwickelte der Physiker ein Polymergerüst, durch dessen Gestalt und Materialkombination sich das Anhaften von Proteinen und somit das Wachstum von Zellen lenken lässt. Diese Grundlagenforschung bietet Erkenntnisse über den Einfluss der jeweiligen dreidimensionalen Umgebung auf das Verhalten von Zellen. Sie könnte dazu beitragen künftig menschliches Gewebe, wie etwa die Netzhaut des Auges, im Labor entstehen zulassen.

Professor Wegener wurde im Jahr 2000 mit dem Gottfried-Wilhelm-Leibniz-Preis der DFG ausgezeichnet und erhielt 2005 den Descartes-Preis der Europäischen Kommission. 2016 wurde ihm gemeinsam mit dem Chemiker Christopher Barner-Kowollik und dem Biologen Martin Bastmeyer, die beide ebenfalls am KIT forschen, der Erwin-Schrödinger-Preis für herausragende interdisziplinäre Forschung verliehen. Die Veröffentlichungen des Experten, der zu den international führenden Nanowissenschaftlern zählt, gehören zu den weltweit am häufigsten zitierten Arbeiten ihres Fachbereichs. Wegener ist Mitglied der Hector-Fellow-Academy und Initiator und Mitbegründer der KIT-Unternehmensausgründung Nanoscribe GmbH, die das mittlerweile weltweit in Forschungseinrichtungen genutzte DLS-System vertreibt.

Professor Wegener ist außerdem einer der beiden Sprecher des 2018 gemeinsam mit der Universität Heidelberg erfolgreich eingeworbenen Exzellenzclusters „3D Matter Made to Order“. Die Vision des Clusters ist die dreidimensionale digitale additive Fertigung bis hinab zur molekularen Skala. (afr)

Der Presseservice des KIT stellt gerne den Kontakt zwischen den Medien und Prof. Martin Wegener her.

Fotonachweis:
Foto Metamaterial: AP, INT
Porträt Prof. Martin Wegener, AP, INT: KIT