Ultradünne Membranen aus Graphen
Eine einzige Lage von Kohlenstoffatomen, angeordnet in einem honigwaben-ähnlichen Gitter, bildet das dünnste und gleichzeitig stärkste Material, das Menschen je hergestellt haben: Graphen. Professor Dr. Armin Gölzhäuser von der Universität Bielefeld ist seit 2014 Teil des Graphene Flagship Projects der Europäischen Union, eines Zusammenschlusses der europäischen Spitzenforschung zu Graphen. Fortschritte in diesem Bereich hat er auch im Rahmen eines vom NRW-Wissenschaftsministerium (MIWF) geförderten Projekts erzielt, das nun zum Abschluss gekommen ist.
Diese Kohlenstoff-Nanomembran hat Professor Gölzhäusers Arbeitsgruppe mit Hilfe der Elektronenquelle hergestellt. Das Bild wurde mit einem Helium-Ionen-Mikroskop aufgenommen und eingefärbt.
Universität Bielefeld
Im Rahmen des MIWF-finanzierten Projekts „Energieeffiziente Herstellung von Kohlenstoff-Nanomembranen“ schaffte Gölzhäusers Arbeitsgruppe eine neue Elektronenquelle an. „Damit können wir mit geringerem Energieaufwand als bisher hauchdünne Kohlenstoff-Nanomembranen herstellen, die sich dann mit einem von uns entwickelten Verfahren in Graphen umwandeln lassen“, erläutert der Physikprofessor. Für das Projekt kooperierte er mit der CNM Technologies GmbH, einer Ausgründung seiner Forschungsgruppe. Wissenschaftsministerin Svenja Schulze lobt das erfolgreiche Projekt: „Zielgenaue Fragestellungen und die Zusammenarbeit mit der Industrie haben sich als effektiv erwiesen.“
Die Förderung durch das Land NRW treibt auch Gölzhäusers Arbeit im Rahmen der Flaggschiff-Initiative der Europäischen Union voran. Hier erforscht er, wie sich die Kohlenstoff-Nanomembranen und Graphen als Filter verwenden lassen. „Die Membran funktioniert wie ein Sieb für Moleküle“, erklärt er. „Wir passen die Materialstruktur, Oberfläche und Porengröße gezielt für verschiedene Anwendungsfälle an.“ So soll es beispielsweise möglich werden, mit geringem Energieaufwand und bei niedrigem Druck Meerwasser zu entsalzen. Das Salz bliebe einfach in der Membran hängen, während das Wasser ungehindert hindurch fließt – eine Chance auf sauberes Trinkwasser für viele Millionen Menschen.
Das Großprojekt zu Graphen ist neben dem Human Brain Project eine der beiden Flaggschiff-Initiativen der Europäischen Union. Mit einem Gesamtbudget von einer Milliarde Euro für zehn Jahre und über 150 Beteiligten aus 23 Ländern ist es Europas größtes Forschungsprojekt.
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