Freiherr-vom-Stein-Schule

Eine ganze Woche Zusammenarbeit mit erfahrenen und künftigen Wissenschaftlern

Vor dem Erfinderlabor, das vom 12. Bis 16. Mai stattfand, hatte ich keine Ahnung, was Organische Elektronik eigentlich bedeutet. Wie sich bei meiner Ankunft am Sonntag in der Jugendherberge von Darmstadt herausstellte, war dies bei den anderen im Allgemeinen nicht anders. Aus ganz Hessen waren 16 verschiedene Schülerinnen und Schüler der Jahrgangsstufen Q2 und Q4 von unterschiedlichen Schulen nach Darmstadt gekommen, um an dieser gemeinsamen Veranstaltung des Zentrums für Chemie, der technischen Universität Darmstadt, der Firma Merck und anderen Sponsoren teilzunehmen. Gemeinsam begannen wir unsere Woche mit einer Informationsrunde von unserem Projektleiter Patrick Röder und unserer Betreuerin Anina Leipold, wo uns der Ablauf der Woche mitgeteilt wurde. Danach hatten wir die Möglichkeit uns gegenseitig vorzustellen, damit wir uns besser kennenlernen konnten.

Die Arbeit im Labor beginnt

Tags darauf fanden auf dem Industriehof von Merck Führungen durch die Firma statt und in verschiedenen Vorlesungen durch zwei Professoren erfuhren wir in einer guten und verständlichen Einführung, was organische Elektronik bezweckt, nämlich elektronische Bauelemente wie Transistoren, organische Leuchtdioden (OLEDs) oder Solarzellen aus organischen Stoffen herzustellen, welche normalerweise elektrische Isolatoren wären.

Organische Leuchtdioden waren dann auch das Thema, mit welchem sich meine Gruppe in den nächsten drei Tagen in den Labors der TU Darmstadt beschäftigte. Angeleitet von einer Doktorandin, die uns das nötige chemische Fachwissen, vermittelte und beim Umgang mit den Laborgeräten zur Seite stand, stellten wir Poly(para-phenylen venylen) , kurz PPV, her, welches nur aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff besteht und trotzdem ein elektrischer Halbleiter ist. Unser synthetisiertes PPV nutzten wir als Leuchtschicht zum Bau einer organischen LED, welche durch die besondere Struktur unseres Organischen Halbleiter orangerot geleuchtet hätte.

Präsentation der Ergebnisse bei Merck in Darmstadt

Leider funktionierte unsere OLED, wie bei den anderen Gruppen, nicht. Obwohl der Grund unklar war, ließen wir uns dadurch nicht entmutigen. Chemie ist keine Wissenschaft, wo alles sofort klappt und in Versuch und Irrtum liegt das Wesentliche von Forschung, nicht nur in Chemie, sondern auch in anderen Naturwissenschaften. Am Freitag fanden unsere Abschlusspräsentationen über unsere Woche im Erfinderlabor  auf dem Gelände der Firma Merck vor einem auswählten Publikum sowie unseren Familien, Freunden und Lehrern statt. Auch wenn unsere OLED nicht geleuchtet hat, kann man die Woche im Erfinderlabor nur als Erfolg bezeichnen – Nicht nur dass ich sehr viel über organische Elektronik gelernt habe und einem guten Einblick in die Labors bekommen habe, sondern ich habe auch nette und interessante Menschen kennengelernt, mit denen die Arbeit im Labor und die Freizeit die wir gemeinsam hatte sehr viel Spaß gemacht hat. Deswegen war es etwas schade, dass wir uns nach einer Woche schon wieder verabschieden mussten. Ich werde die Zeit als schöne Erinnerung behalten und bin sehr froh, dass ich daran teilnehmen konnte.

Darmstadt. „Chemie verkauft sich heute leider oft sehr spröde. Sie zeigt zu wenig, was sie wirklich kann.“ Am vergangenen Freitag hat Prof. Dr. Matthias Rehahn von der Technischen Universität Darmstadt das Gegenteil erlebt: Leistungsstarke Schülerinnen und Schüler, die ein komplexes Thema mit Neugier, Spaß und Ausdauer enträtselt haben. „Diese Woche war eine wohltuende Ausnahme“, kommentierte Rehahn am letzten Tag des ZFC-Erfinderlabors, das zum 15. Mal vom Zentrum für Chemie mit Sitz in Bensheim organisiert wurde.

Es war die achte Zusammenarbeit mit dem Unternehmen Merck an dessen Darmstädter Stammsitz, wo 16 Teilnehmer aus ganz Hessen ihre mit Spannung erwarteten Forschungsergebnisse präsentiert haben. Erstmals zum Thema „Organische Elektronik“. Rund 160 Zuhörer aus Wirtschaft und Wissenschaft, aus Politik und Hochschule lauschten den ebenso kurzweiligen wie fundierten Darstellungen, die von vier Teams à vier Oberstufenschülern überaus motiviert vorgetragen wurden. „Didaktisch exzellent und sauber strukturiert. Wissenschaft ist auch, wie man sie verkauft“, lobte Prof. Rehahn die Präsentation der jungen Forscher, die für den fünftägigen Workshop ausgewählt wurden. Quasi handverlesen, wie ZFC-Vorstandssprecher Dr. Thomas Schneidermeier in Darmstadt betonte.

„Die Nachfrage ist groß“, so Schneidermeier, der das Erfinderlabor seit 2005 an wechselnden Standorten anbietet. Für die drei Workshops im laufen-den Schuljahr hatten sich knapp 200 Schüler aus 72 hessischen Schulen beworben. Auch ein Spiegel der naturwissenschaftlichen Elite des Landes, so die einhellige Meinung derer, die das Erfinderlabor aus der Nähe verfolgt und fachlich begleitet haben.

Prof. Dr. Klaus Griesar ist einer von ihnen. Er ist im „Technology Office Chemicals“ der Merck KGaA unter anderem für die strategischen Partnerschaften mit Universitäten und Hochschulen verantwortlich. Er versteht das Erfinderlabor auch als Beitrag zur Förderung des naturwissenschaftlichen Nachwuchses. Merck arbeitet seit vielen Jahren eng mit der TU zusammen. Griesar ist den Megatrends auf der Spur: „Die organische Elektronik ist ein hoch anspruchsvolles und sehr komplexes Thema. Alle Achtung, was die Schüler hier geleistet haben.“

Die Teilnehmer beschäftigten sich mit den Anwendungsmöglichkeiten organischer Solarzellen und dem Aufbau von Leuchtdioden (OLED), wie sie bereits in modernen Smartphones zum Einsatz kommen. Auch ein eigenes Modell wurde angefertigt. Was im industriellen Maßstab heute noch teuer und aufwändig in der Herstellung ist, könnte schon bald eine technologische Revolution auslösen. Allerdings müssen die Forscher noch einige Probleme lösen, um die flexiblen Displays langlebiger und kostengünstiger zu machen. „Wir reden hier von einem riesigen Markt mit einem zukünftigen Markpotential von mehreren Milliarden Euro“, so Prof. Griesar bei einer spannenden Gesprächsrunde im Merck-Atrium, die beim Publikum auf große Aufmerksamkeit stieß.

Das Unternehmen ist weltweit führend im Markt der Flüssigkristalle, so Prof. Dr. Matthias Rehahn. Darüber hinaus produziert Merck bereits erfolgreich Materialien für die energiesparenden OLEDs. „Chemie ist heute kein Selbstzweck mehr“, gab er den Jungforschern mit auf den Weg.

„Es steht immer eine spezifische Aufgabe dahinter.“ In diesem Sinne haben sich die jeweils acht Schülerinnen und Schüler beim Erfinderlabor nicht nur schnell und gut in das Thema eingearbeitet, sondern während der Laborarbeit im Fachbereich Chemie auch ein Verständnis für den Forschungsalltag an einer Hochschule wie der TU Darmstadt entwickelt.

„Chemie bedeutet immer wieder neu aufzustehen“, so Rehahn, dessen Arbeitskreis zusammen mit Merck und dem ZFC den Workshop mit Leben gefüllt hat.

Und auch die Teilnehmer des Erfinderlabors waren begeistert. Dazu Jonathan Fritze von der Freiherr-vom-Stein-Schule in Frankfurt: „Ich habe Schüler kennengelernt, mit denen man intensiv über Chemie diskutieren konnte. Und die Experimente in der TU Darmstadt waren sowieso klasse. Vielen Dank dafür.“

Die Schülerinnen und Schüler lobten die gute Betreuung durch die Organisatoren sowie das tolle Catering im Rahmen der Abschlussveranstaltung.

Dr. Christa Jansen, die bei Merck das Referat Schulförderung leitet, bezeichnet das Erfinderlabor als „hervorragendes Angebot für Schüler, die sich außerhalb des Unterrichts beweisen möchten“. Die besondere Lern-Situation im engen Dialog mit Professoren, Entwicklern und Labormitarbeitern mache den Workshop so außergewöhnlich.

„Kluge Köpfe, gute Perspektiven“, meinte Sebastian Hummel, Referent Innovationstechnologien im Hessischen Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr und Landesentwicklung, das als Auftraggeber der 2005 gestarteten Aktionslinie „Hessen Nanotech“ den Bereich Technologie- und Wirtschaftsförderung verantwortet. Hummel sagte mit Bezug zum ZFC-Workshop: „Es muss noch viel erfunden werden.“ Dass in Darmstadt die junge hessische Chemie-Elite am Start war, hat ihm besonders gefallen. Er lobte, wie vital und informativ die Schülerteams ihre Ergebnisse vorgestellt haben.

„Hier wurde glänzend in Teamstrukturen gearbeitet“, bilanzierte auch Dr. Olaf Kramer vom Seminar für Allgemeine Rhetorik an der Universität Tübingen, der den Finaltag moderiert hat. In einer Schulungseinheit des Seminars lernten die Teilnehmer einige Feinheiten für eine gelungene Präsentation vor großer Kulisse.

„Beinahe hätte ich gesagt: Liebe Kollegen“: Gregor Disson ist Geschäfts-führer des Verbands der Chemischen Industrie (VCI) in Hessen und war von der Leistung der Teilnehmer begeistert. Er ist seit Jahren eng mit dem Erfinderlabor und dem ZFC verbunden. Disson betonte den Nachhaltigkeits-gedanken des Workshops: Ziel sei, dass der Bestand an gut ausgebildeten Naturwissenschaftlern am Standort Deutschland dauerhaft gesichert werde. „Dafür müssen Schulen, Unternehmen und Hochschulen eng zusammen arbeiten.“ Eine Partnerschaft, wie sie beim Erfinderlabor seit knapp zehn Jahren sehr gut funktioniere, so Gregor Disson, der neben Dr. Christa Jansen, Sebastian Hummel und Prof. Matthias Rehahn in der Jury saß, die den Teams nach deren Präsentation ein kritisches Feedback servierte.

Fazit: Die Teilnehmer des 15. Erfinderlabors haben sich einem völlig neuen Thema sehr souverän und versiert angenähert und in kürzester Zeit enorme Ergebnisse erzielt. Auch, wenn nicht jede OLED gleich geleuchtet hat: Die Schülerinnen und Schüler gehören auf jeden Fall zu den hellsten Lichtern ihres Genres.

Das Erfinderlabor wird seit 2005 vom Zentrum für Chemie in Bens-heim/Bergstraße organisiert. Projektleiter ist seit 2014 Patrick Röder. Das Projekt greift Themengebiete auf, die im Unterricht nicht vorkommen oder in diesem Kontext nur partiell behandelt werden können. Es ist Teil der ZFC-Initiative “Schule 3.0 – Zukunftstechnologien in den Unterricht“. Dem Schul-netzwerk gehören heute 21 hessische Schulen mit gymnasialer Oberstufe und die Deutsche Schule Seoul an.

Im Schuljahr 2013/14 fand bereits ein Erfinderlabor zum Komplex „Umwelt-technologie Brennstoffzellen“ statt. Weiter geht es vom 14. bis 18. Juli in Marburg zum Thema „Materialchemie“.

Beim Frankfurter Vorlesewettbewerb in französischer Sprache am 14. Mai hat unser Schulsieger Leone Carcano (8b) den 1. Platz von 14 Teilnehmerinnen und Teilnehmern aus dem gesamten südhessischen Raum belegt. Als erster Schüler des Wettbewerbes glänzte er mit einer fehlerfreien, lebhaften Darbietung des von ihm ausgewählten Textauszuges aus „Détournement“ von Cathy Itak. Ebenso gelang es ihm, den unbekannten Text, der laut Jury nicht gerade facile war, überzeugend zu präsentieren. Die Zweitplatzierte des Wettbewerbs heißt Emilia Fleckenstein und besucht das Grimmelshausen-Gymnasium Gelnhausen; der Drittplatzierte heißt Yunus Chatzimpentel und kommt von der Immanuel-Kant-Schule in Rüsselsheim.

Wir gratulieren Leone herzlich zu diesem großen Erfolg! (Grf)

Forschen für die Zukunft: Das 15. ZFC-Erfinderlabor findet vom 12. bis 16. Mai in Darmstadt statt. 16 hochbegabte Oberstufenschüler aus ganz Hessen werden sich bei diesem praxisorientierten Workshop anspruchsvollen Fragen zum Themenkomplex Organische Elektronik stellen. Darunter auch Jonathan Fritze von der Freiherr-vom-Stein-Schule in Frankfurt.

Kooperationspartner sind das Pharma- und Chemieunternehmen Merck und der Fachbereich Chemie an der Technischen Universität Darmstadt.

Das Erfinderlabor wird vom Zentrum für Chemie (ZFC) in enger Kooperation mit Hochschulen und Unternehmen organisiert. Auch diesmal wurden wieder jeweils acht leistungsstarke Schülerinnen und Schüler ausgewählt, um in vier Teams Grundlagen und Anwendungsszenarien von Zukunftstechnologien zu erproben. Das Interesse ist unverändert hoch: Für die drei Erfinderlabore im Schuljahr 2013/ 2014 haben sich knapp 200 leistungsstarke Schülerinnen und Schüler aus 72 Schulen beworben.

Bei der Abschlussveranstaltung am Freitag (16. Mai) sind die Teilnehmer gefordert, vor rund 200 Gästen aus Hochschule, Wirtschaft und Politik ihre Forschungsergebnisse zu präsentieren.

Organische Elektronik ist eine zukunftsweisende „Green Technology“ zur umweltfreundlichen Energiegewinnung, effizienten Energienutzung und ressourcenschonenden Herstellung elektronischer Komponenten auf der Basis von leitenden und halbleitenden organischen Materialien, etwa Leuchtdioden oder organischen Solarzellen. Experten sehen ein enormes Potenzial; bis 2025 werden Umsatzzahlen in Höhe von knapp 200 Milliarden US-Dollar erwartet.

Zu Beginn des Erfinderlabors am Montag (12.) erhalten die Teilnehmer spannende Einblicke ins Innere des weltweit tätigen Merck-Konzerns an seinem Stammsitz Darmstadt. Vor Ort informieren sich die Jungforscher über die Unternehmensbereiche Pharma- und Chemie. Eine einführende Vorlesung von Prof. Dr. Matthias Rehahn (TU Darmstadt) rundet den ersten Tag ab.

Am Dienstag beginnt das Herzstück des Erfinderlabors: Drei Tage experimentieren die Schülerinnen und Schüler im Labor der TU Darmstadt und entwickeln gemeinsam kreative Forschungsideen bei der Untersuchung von Materialien für organische LEDs und Solarzellen. Dabei werden sie von wissenschaftlichen Mitarbeitern des Fachbereichs Chemie unter-stützt.

Ihre Ergebnisse stellen die Teams am letzten Tag in komprimierter, möglichst plastischer Form einem großen Publikum vor. Flankiert wird das Erfinderlabor von einem Präsentationstraining des Seminars für Allgemeine Rhetorik an der Universität Tübingen. Die Teilnehmer erhalten praktische Tipps, wie sie ihre Forschungsinhalte anschaulich, kurzweilig und überzeugend präsentieren können.

Das Erfinderlabor wird seit 2005 vom Zentrum für Chemie mit Sitz in Bensheim an der Bergstraße organisiert. Das Projekt greift Themengebiete auf, die im Unterricht nicht vorkommen oder in diesem Kontext nur partiell behandelt werden können. Mit seinen Veranstaltungen möchte das ZFC das Interesse und die Kreativität junger Menschen auf dem Gebiet der Naturwissenschaften, insbesondere der Chemie, wecken und sie für das Fach nachhaltig begeistern. Die Zusammenarbeit mit Industrie- und Hochschulpartnern ermöglicht Schülerinnen und Schülern einen Zugang zu aktuellen Forschungsthemen und -methoden und vermittelt darüber hinaus einen Eindruck von zukünftigen Arbeitsgebieten in der Chemie.

Das Erfinderlabor ist Teil der ZFC-Initiative “Schule 3.0 – Zukunftstechnologien in den Unterricht“. Sie wurde im April 2013 ins Leben gerufen. Dem gleichnamigen Schulnetzwerk gehören mittlerweile 21 hessische Schulen mit gymnasialer Oberstufe und die Deutsche Schule Seoul an.