03.06.2016
Jugend forscht: Bundessieger und Platzierungen 2016 im Bereich Chemie
Die Arbeit "Rubine aus dem Chemielabor?" von Christian Schärf (18), Paul Rathke (18) und Friedrich Wanierke (17) vom Albert-Schweitzer-Gymnasium, Erfurt erhielt den Bundessieg der Kategorie Chemie im diesjährigen Jugend forscht Wettbewerb. Die Arbeit befasst sich mit der Entwicklung einer chemischen Synthese für Edelsteine auf Basis von alpha-Aluminiumoxid.
Der Abbau von Edelsteinen schadet der Umwelt und findet oft unter menschenunwürdigen Bedingungen statt. Da beispielsweise Rubine und Saphire eine Mixtur von Aluminiumoxid und bestimmten Metallen sind, kann man sie womöglich selbst herstellen - so die Idee von Christian Schärf, Paul Rathke und Friedrich Wanierke. Das Trio experimentierte mit verschiedenen Schmelz- und Kristallisationsverfahren, analysierte den Syntheseverlauf und die gewonnenen Pulverpartikel und Kristalle. Dabei mussten die Jungforscher feststellen, dass die Natur ein besonders fähiger Chemiker ist. Zwar gelang es den dreien, winzige Rubin-Einkristalle herzustellen. Der Weg zu einem großen Edelstein aus dem Labor aber ist schwieriger als gedacht.
Die weiteren Platzierungen:
"Parfüm aus Springkraut", Gewinnung eines Blütenöls von Impatiens glandulifera und Identifikation der Inhaltsstoffe von Michael Eibl (18) und Sandra Krogner (18), Johann-Michael-Fischer-Gymnasium, Burglengenfeld.
Das Springkraut zählt hierzulande zu den weniger beliebten Pflanzen. Ursprünglich aus dem Himalaya stammend droht es heimische Arten zu verdrängen. Alle bisherigen Versuche, das Gewächs zurückzudrängen, brachten nur mäßigen Erfolg. Michael Eibl und Sandra Krogner suchten daher nach Wegen, einen Nutzen aus der kaum zu bekämpfenden Pflanze zu ziehen. Sie analysierten die Blüten und wiesen in deren Ölen Substanzen nach, die in der Medizin genutzt werden können. Das extrahierte Blütenöl, dessen Duft die Jungforscher als "komplex-blumig" beschreiben, könnte außerdem zur Kreation von Parfums dienen, ähnlich wie man es von Rosenöl kennt. Vielleicht ziehen dann in Zukunft Blütenpflücker durch die Landschaft - und bremsen so die weitere Expansion des Springkrauts.
"Mehr Transparenz dank Nanotech", Herstellung von Silber-Nanodrähten und deren Verwendung für transparente leitende Beschichtungen von Benedikt Pintat (19), ABI Lab im Technologie- und Gründerzentrum Bitterfeld-Wolfen GmbH.
Leuchtdioden transparent wie Fensterglas - das ist eine der Ideen, die Benedikt Pintat verfolgt. Dazu hat er faszinierende Gebilde hergestellt - Drähte aus Silber mit einem Durchmesser von nur wenigen Nanometern. Der Jungforscher entwickelte eine raffinierte Produktionsmethode für die Nanodrähte: Basis waren einige Chemikalien, darunter eine Ethylenverbindung sowie Silbernitrat. Durch sorgfältiges Rühren und Heizen bildeten sich die hauchfeinen Silberdrähte, die Benedikt Pintat anschließend mit ausgefeilten Analyseverfahren nachweisen konnte. Die neue Methode, so hofft er, könnte für die Industrie hochinteressant sein und nicht nur durchsichtige LEDs ermöglichen, sondern auch biegsame Displays oder transparente Solarzellen.
"Daten speichern mit Spiropyran", Spiropyran - ein effizienter, haltbarer und massentauglicher Datenspeicher? Von Marvin Hirth (19) und Simon Hein (19), Gymnasium Konz.
Ein Molekül gleich ein Bit - das ist der Traum vieler Forscher, die angesichts rasant steigender Datenmengen an neuen Konzepten zu deren Speicherung arbeiten. Realisieren lässt sich dieser Ansatz mit molekularen Schaltern wie Spiropyran und Merocyanin. Marvin Hirth und Simon Hein studierten diese beiden Isomere, die aus denselben Atomen in unterschiedlicher Struktur bestehen und sich durch das Licht bestimmter Wellenlängen ineinander überführen lassen. Damit können sie die für die Datenspeicherung nötigen Zustände "0" und "1" abbilden. Die Jungforscher untersuchten mit spektralfotometrischen Verfahren, wie Temperatur und Wellenlänge die Gleichgewichtsreaktion zwischen beiden Isomeren beeinflussen. So erhielten sie Aufschluss über die Effizienz und Haltbarkeit eines auf diesen chemischen Verbindungen basierenden Datenspeichers.
"Wenn Moleküle schalten", Untersuchung der Anwendbarkeit und Verarbeitung von fotochromen Molekülen in Polymeren von Sebastian Obst (17), Cornelius-Burgh-Gymnasium,Erkelenz.
Sebastian Obst ist fasziniert von sogenannten molekularen Schaltern. Diese Moleküle können beispielsweise bei Lichteinwirkung umkehrbar ihre Farbe ändern. Dieser Effekt wird in fototropen Brillengläsern genutzt. Der Jungforscher wollte wissen, ob ein solcher Farbwechsel auch in Kunststoffen funktioniert. Dafür synthetisierte er einen dieser Schalterstoffe mit dem Namen DNBP und mischte ihn in verschiedene Polymere. Dabei verändert sich das Verhalten des DNBP deutlich. Der Farbwechsel ist wesentlich langsamer und hängt von der Temperatur der Probe ab. Sebastian Obst vermutet, dass die molekularen Schalter in enge Wechselwirkung mit der Kunststoffmatrix treten und dabei gehemmt werden. Schalter und Polymer müssen daher in ihren Eigenschaften exakt aufeinander abgestimmt werden, damit sie funktionieren
Quelle: Stiftung Jugend forscht