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Aufenthalte am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart (X)

Praktikumsbericht

Praktikum am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung
in Stuttgart vom 29. Juni bis zum 9. Juli 2009
Von Claudia Diehl und Mareike Smolka

Vom 29. Juni bis 9. Juli 2009 haben wir im Rahmen der Auricher Wissenschaftstage ein Praktikum am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart-Büsnau absolvieren können.

Das Max-Planck-Institut für Festkörperforschung

Das Institut für Festkörperforschung wurde 1969 gegründet und hat sich seit jeher – wie alle 80 Institute der Max-Planck-Gesellschaft in Deutschland – mit Grundlagenforschung befasst. Dementsprechend forschen die Wissenschaftler in Stuttgart ohne Anwendungsorientierung, sondern mit dem alleinigen Ziel, neue Erkenntnisse über die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Festkörpern zu erhalten.

In der Organisation des MPI für Festkörperforschung wird zwischen Abteilungen, unabhängigen Nachwuchsgruppen und wissenschaftlichen Servicegruppen unterschieden. Als Abteilungen bezeichnet man dabei die acht verschiedenen Forschungsgruppen, die sich grob in die drei Bereiche Festkörperchemie, Experimentalphysik sowie Festkörpertheorie gliedern lassen. Die einzelnen Abteilungen werden jeweils von einem Professor in der Funktion des Direktors geleitet. Die Geschäftsführung des gesamten Instituts wird im zwei Jahres Turnus jeweils von einem der acht Direktoren übernommen.
Die unabhängigen Nachwuchsgruppen sind ebenfalls Forschungsgruppen, allerdings gehören sie keiner der acht Abteilungen an, sodass sie auch keinem Direktor unterliegen, dem sie direkt Rechenschaft über ihre Forschungstätigkeit schuldig sind. Allerdings besitzen sie aufgrund ihrer Unabhängigkeit von den Abteilungen keinen direkten Ansprechpartner in der Institutsleitung, der sich automatisch für ihre Interessen einsetzt.
Die Hauptaufgabe der Servicegruppen hingegen besteht darin, die Wissenschaftler der einzelnen Abteilungen in ihrer Arbeit zu unterstützen. Dabei geht es vor allem um spezielle aufwendige Herstellungsverfahren mit großem gerätetechnischen Aufwand von Substanzen, an denen die Wissenschaftler forschen wollen. Neben diesen Servicediensten forschen die einzelnen wissenschaftlichen Servicegruppen jedoch auch noch innerhalb ihres Spezialgebiets.
Weitere organisatorischen Einheiten bilden die Geschäftsstelle, die Arbeitssicherheit, die der Geschäftsstelle zugeordnete Infrastruktur wie z. B. die Druckerei, sowie Einrichtungen, die das Institut für Festkörperforschung zusammen mit dem benachbarten Max-Planck-Institut für Metallforschung unterhält, wie beispielsweise verschiedene Werkstätten, die Bibliothek oder die Verwaltung.

Die Forschungsarbeit im Institut für Festkörperforschung konzentriert sich momentan, unabhängig von den Abteilungseinteilungen, auf zwei Themenschwerpunkte: Zum einen ist dies die Erforschung von komplexen anorganischen Materialien, die mit Zunahme ihrer Komplexität immer neue Lösungen für wissenschaftliche und technologische Probleme bieten. Zum anderen spielt die Physik und Chemie im Nanobereich eine wichtige Rolle in der aktuellen Forschung, da sich in dieser Größenordnung neue physikalische und chemische Eigenschaften von den Festkörpern feststellen lassen.

Darstellung der Praktikumswochen

Im Rahmen des zweiwöchigen Praktikums am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung erhielten wir die Möglichkeit sieben Forschungsbereiche des Instituts kennenzulernen.
Unser Praktikum begann mit einer Einführung in die wissenschaftliche Servicegruppe für Technologie. Die Arbeit dieser Gruppe zielt darauf ab, Materialien so aufzubereiten, dass Untersuchungen, hauptsächlich auf ihre physikalischen Eigenschaften bezogen, möglich sind. Eine Methode, die wir selbst während unseres Praktikums anwenden durften, um ein bestimmtes Substrat zu kontaktieren und so z. B. eine Messung der Leitfähigkeit zu ermöglichen, ist die Lithographie und anschließende Metallisierung. Dabei haben wir mit Hilfe von Schablonen, den so genannten Masken, Fotolack auf ein Substrat aufgetragen und danach Metall aufgedampft, das nach der Belichtung des Präparats nur an den Stellen, an denen sich kein Fotolack befand, zurück bleibt. Dadurch wurden Kontakte geschaffen, die in einem weiteren Schritt mit dünnen Drähten durch eine Lötung verbunden werden müssten, um Messgeräte anschließen zu können.

Am nächsten Praktikumstag wechselten wir bereits den Fachbereich und erhielten einen Einblick in die selbstständige Nachwuchsgruppe für organische Elektronik, die sich mit der Entwicklung von Materialien und Technologieprozessen für die Herstellung organischer elektronischer Bauelemente beschäftigt. Dabei bauten wir selbst einen Transistor, was später noch ausführlich im Bericht erläutert wird.

Auch in der Servicegruppe für Kristallzucht, die wir am dritten und am letzten Tag unseres Praktikums besuchten, wurde uns eigene Aktivität neben den ausführlichen Erklärungen unserer Betreuer ermöglicht. Da sich diese Gruppe mit der Herstellung von Einkristallen beschäftigt, die den Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts sowie anderen Instituten zur Verfügung gestellt werden, um durch die Kristallgitterstruktur vereinfacht die Eigenschaften des Feststoffs erforschen zu können, durften wir selbst auch einen Einkristall aus Kaliumaluminiumsulfat züchten. Im Zuge der von uns angewendeten Lösungszüchtung stellten wir eine gesättigte Lösung des Salzes her, in die wir einen einkristallinen Keim aus dem gleichen Material gaben. Innerhalb unserer Praktikumswoche fiel nun das gelöste Salz am Keim aus, sodass sich ein Kristall bildete.

In der Abteilung Jansen für Chemie lernten wir erstmals den chemischen Forschungszweig des Instituts kennen, da das Hauptanliegen dieses Fachbereichs die Erschließung neuer Festkörper mit interessanten Stoffeigenschaften darstellt. Im Zentrum stehen dabei u. a. Nanotubes, also aufgerollte Graphenstrukturen, zu züchten um ihre elektronischen Eigenschaften vorteilhaft nutzen zu können. Im Rahmen unseres Praktikums beschäftigten wir uns allerdings nicht mit den alltäglichen Forschungen dieser Abteilung, die bei unserem betreuenden Doktoranten auch die Verbesserung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren einschließt, sondern führten Versuche zu den Oxidationsstufen von Kaliummanganat durch. Diese Versuche waren besonders anschaulich, da jede der sieben Oxidationsstufen eine andere Farbe aufweist und uns der Reaktionsmechanismus anhand von Modellen erklärt wurde.

Die Abteilung Kern, in die wir am Ende der ersten Praktikumswoche eingeführt wurden, hat dagegen wieder einen physikalischen Schwerpunkt. Im Aufgabenbereich dieser Abteilung liegt die Untersuchung der Oberflächen von Festkörpern im Nanobereich vor und nach der Aufdampfung verschiedener Metalle, um aus der Veränderung der Kristallstruktur Rückschlüsse auf die unterschiedlichen Eigenschaften der Materialien ziehen zu können. Um diese Untersuchungen zu ermöglichen, beschäftigen sich unsere Betreuer dieser Abteilung momentan mit dem Aufbau eines Rastertunnelmikroskops (STM), den wir gespannt verfolgen durften. Dieses Mikroskop auf atomarer Skala bildet einen Stromkreis, der einen Elektronenfluss mit einer Nadel über das zu untersuchende Material lenkt, das selbst in diesen Stromkreis eingebaut ist. Wenn der Abstand zwischen Nadel und Materialoberfläche größer wird, was auf die Lage der Atome zurückzuführen ist, nimmt die Stromstärke ab. Anhand der sich veränderten Stromstärke lässt sich also die Anordnung der Atome und damit das Gitter des Festkörpers ermitteln.

Das sich seit vier Jahren im Aufbau befindende STM der Abteilung Kern zeichnet sich durch die Kühlung des mikroskopierten Materials nahe des absoluten Nullpunkts aus, was genauere Messungen aufgrund der starken Reduzierung der Brownschen Molekularbewegung ermöglicht. Zudem wird es erst das zweite STM, dessen zu untersuchende Materialien trotz der Argonfüllung der Apparatur problemlos ausgetauscht werden können, da eine Präparationskammer direkt integriert wurde.

Trotz der überwiegend physikalischen Ausrichtung unseres Praktikums verbrachten wir zwei Tage in der Chemieabteilung Maier, die versucht das Verständnis über Massen- und Ladungstransport sowie chemischer Reaktivität insbesondere von Keramiken zu erzielen. Unsere eigene Mitwirkung in der Forschung dieser Abteilung wird später im Bericht detailliert beschrieben. Neben dieser wissenschaftlichen Arbeit erhielten wir aber auch die Möglichkeit die Vorzüge des Instituts, wie z. B. die problemlose Beschaffung von flüssigem Stickstoff auszunutzen, in dem wir es zur zehnminütigen Erdbeereisherstellung einsetzten.

Das Praktikum am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung bot uns also ein breites Spektrum an eigener wissenschaftlicher Arbeit, die uns auch theoretisch ausführlich von unseren Betreuern nahegelegt wurde, und unsere Kenntnisse im Bezug auf die Verfahren zur Untersuchung von Feststoffen erheblich erweiterte.

Selbstständige Nachwuchsgruppe: Organische Elektronik

Die selbstständige Nachwuchsgruppe für organische Elektronik setzt ihren Forschungsschwerpunkt in die Herstellung und Nutzung organischer Materialien als elektronische Bauelemente. Momentan beschäftigt sie sich dabei hauptsächlich mit der Entwicklung organischer Feldeffekt-Transistoren, die im Gegensatz zu Transistoren auf der Basis anorganischer Halbleiter wie z. B. Silizium auf Folien und auf Papiersubstraten hergestellt werden können. Diese organischen Transistoren, die zum Schalten und Verstärken des Stroms dienen, ermöglichen also z. B. flexible Displays und damit das Lesen einer elektronischen Zeitung, bestehend aus einer faltbaren Folie.
Im Rahmen unseres Praktikums am Max-Planck-Institut durften wir uns auch mit der Herstellung solcher organischen Feldeffekt-Transistoren beschäftigen, welche im Folgenden beschrieben wird.

Der grundsätzliche Aufbau eines Feldeffekt-Transistors beruht auf dem Einsatz eines Halbleiters, der den elektrischen Strom nur leitet, wenn ein elektrisches Feld besteht. Für diesen Transistortyp sind daher zwei Stromkreise essenziell, wobei ein Stromkreis zur Steuerung der Spannung dient, die das elektrische Feld erzeugt. Als Halbleiter wird dabei in der Nachwuchsgruppe des Max-Planck-Instituts Pentacen genutzt, das kommerziell erhältlich ist und ohne großen technischen Aufwand mittels thermischer Verdampfung in Vakuum auf beliebigen Substraten abgeschieden werden kann.

Der Bau unserer Transistoren während des Praktikums verlief in Etappen, da nur durch den schrittweisen Auftrag einzelner Schichten ein für ein flexibles Display ausreichend dünner Transistor hergestellt werden kann.
Als nichtleitendes Ausgangssubstrat verwendeten wir dabei Glas, auf das im ersten Schritt in einer Vakuum-Aufdampfanlage Aluminium mit Hilfe einer Maske aufgedampft wurde. Das Aluminium bildet das Gate des Transistors, das seinen Steueranschluss darstellt, und damit für den Stromkreis, der das elektrische Feld erzeugt, bedeutend ist (1).
Das Aluminium musste danach in der Servicegruppe für Technologie mittels einer Plasmabehandlung oxidiert werden, damit anschließend durch eine Säurebehandlung über dem Gate ein Isolator, der auch als Dielektrikum bezeichnet wird, entstehen konnte. Der Isolator wird bei der chemischen Reaktion von Aluminiumoxid, dessen Sauerstoffatom sich an der Luft sofort mit einem Proton verbindet, und Dodekylphosphonsäure (C₁₂H₂₅PO(OH)₂), die in iso-Propanol gelöst verwendet wird, gebildet:

Bei der dargestellten Reaktion findet eine Deprotonierung statt, weil die Dodekylphosphonsäure, als Protonendonator ein Proton abgibt, das sich mit den Hydroxid-Gruppen des Aluminiumoxids verbindet und dadurch Wasser bildet. An die Stelle des abgegebenen Protons tritt nun Aluminium, sodass sich das Gate mit der Säure verbindet und den in der Reaktionsgleichung gelb hinterlegten Isolator bildet (2).
Der Isolator wird benötigt um das Gate von dem organischen Halbleiter Pentacen zu trennen, der die Wirkungsweise des Transistors ausmacht. Diesen haben wir in einem weiteren Schritt mit einer Maske auf das Dielektrikum aufgedampft (3).

Schließlich müssen noch Kontakte aus Gold auf den Halbleiter aufgedampft werden, damit der nun vollendete Feldeffekt-Transistor an einen Stromkreis angeschlossen werden kann (4). Bei den Kontakten unterscheidet man zwischen Source (dt. Quelle) und Drain (dt. Abfluss), da der Source-Anschluss an beide Stromkreise des Transistors angeschlossen wird. Der Stromkreis, der das Gate mit dem Source-Anschluss verbindet, ist aufgrund des Isolators nicht geschlossen. Legt man nun eine Spannung VGS an diesen Stromkreis, bildet sich ein elektrisches Feld, da sich die Elektronen wegen des negativen Anschlusses im Gate sammeln, während der Halbleiter, der mit dem Source-Anschluss kontaktiert ist, positiv aufgeladen wird.
Dieser Ladungsunterschied bildet die Voraussetzung für die Leitfähigkeit von Pentacen. Je höher nun die Spannung V_GS gewählt wird, desto kleiner wird der Widerstand des Halbleiters. Dadurch wird der zweite Stromkreis, der Source und Drain verbindet, geschlossen und ein Stromfluss, welcher von der Stärke des elektrischen Felds und damit von der Höhe der Spannung V_GS abhängt, ist möglich. Mit dem Stromkreis, der Source und Gate verbindet, lässt sich somit der zweite Stromkreis des Transistors steuern, da vom Widerstand des Halbleiters bestimmt wird, ob ein Stromfluss besteht und wie stark dieser ist. Der Transistor ist also dadurch in der Lage seine Schalt- und Verstärkungsfunktion in Stromkreisen einzunehmen.
Natürlich hängt die Stärke des Stromflusses durch den Transistor nicht nur von der Spannung VGS im Steuerstromkreis, sondern auch von der zwischen Source und Drain angelegten Spannung V_DS ab, weil auch diese Spannung Einfluss auf die Leitfähigkeit des Transistors nimmt. Grundsätzlich gilt deshalb auch hier: Je höher die Spannung, desto größer der Stromfluss bzw. die Stromstärke. Allerdings ist zu beachten, dass ab einer bestimmten Spannung der Halbleiter seine höchste Leitfähigkeit oder auch seinen geringsten Widerstand erreicht, weshalb eine Steigerung der Stromstärke ab diesem Punkt nicht mehr möglich ist.
Diese Wirkungsweise des Feldeffekt-Transistors erkannten wir bei der anschließenden Untersuchung der Leitfähigkeit unserer zahlreichen Transistoren, die bei unserer Herstellungsmethode in einer Vielzahl auf dem Glassubstrat entstanden sind.

Organische Feldeffekt-Transistoren auf einem Glassubstrat (eigene Anfertigung während des Praktikums)

Um die gebauten Transistoren an Messgeräte anschließen zu können, ist zu beachten, dass auf das Gate des Transistors stellenweise Gold aufgedampft werden muss, bevor die weiteren Schritte des Herstellungsprozesses vollzogen werden können, weil nur dadurch weitere Kontakte bestehen, die einen Anschluss ermöglichen. Diese Goldschicht hat allerdings keinen Einfluss auf die Wirkungsweise des Transistors und entfällt deshalb bei normalen Feldeffekt-Transistoren, die nicht zu Untersuchungszwecken, sondern industriell verwendet werden.
Die erste von uns durchgeführte Messung geht von einer konstanten Spannung im Steuerstromkreis aus, während die Spannung zwischen Drain und Source laufend erhöht wird:

Bei der zweiten Messung wurde dagegen die Drain-Source-Spannung konstant gehalten und die Spannung zwischen Source und Gate verändert, was den gleichen Anstieg des Drain-Stroms bis zur maximalen Leitfähigkeit des Halbleiters verursacht. Gleichzeitig wird allerdings auch ein Leckstrom deutlich. Dieser beschreibt den Energieverlust im Steuerstromkreis der z. B. durch die Wärmeerzeugung am Gate beruhend auf der angelegten Spannung entsteht, die sich in diesem Fall laufend erhöht und damit auch den Leckstrom ansteigen lässt.

Die selbstständige Nachwuchsgruppe des Max-Planck-Instituts für Organische Elektronik beschäftigt sich nun in ihrer Transistoren bezogenen Forschung mit der Verringerung des Leckstroms, um den bereits entwickelten organischen Feldeffekt-Transistor mit Pentacen noch effektiver zu gestalten. Gleichzeitig wird allerdings auch an anderen organischen Materialien geforscht, die zukünftig möglicherweise zur Herstellung von Transistoren in flexiblen Displays verwendet werden können.

Die Abteilung Maier im Fachbereich Chemie beschäftigt sich mit der Erforschung der physikalischen Chemie von Festkörpern. Dabei wird insbesondere an Ionenleitern geforscht, wobei vor allem das Verständnis des Massen- und Ladungstransports sowie die chemische Reaktivität im Focus der Forschungsarbeit stehen.

Am ersten Tag in dieser Forschungsabteilung haben wir unter fachkundiger Anweisung zwei Keramiken, zum einen Strontiumtitanat und zum anderen Kupfer dotiertes Strontiumtitanat, mit der Methode der Festkörperreaktion hergestellt.

Im ersten Schritt dieses Verfahrens werden die Massen der Edukte Titandioxid, Strontiumcarbonat sowie (in Fall zwei) Kufperoxid möglichst genau abgewogen. Anschließend werden sie mit einem Mörser gemahlen und vermischt. Danach werden beide Proben in je einen brennfesten Tiegel gefüllt, die dann im Ofen bei 1150°C zwei Stunden gebrannt werden. Während dieser zwei Stunden zersetzt sich das Strontiumcarbonat vollständig in Kohlenstoffdioxid und Strontiumoxid. Es gilt somit:

Nach dem zweistündigen Brennen gibt man die Pulver in eine Kugelmühle, in der sie je ein Stunde gemahlen werden. Dieses Mahlen hat den Sinn, das zusammengebackene Pulver zu zerkleinern und zu verfeinern sowie besser zu vermischen. Beim anschließenden Zurückfüllen in die Tiegel muss unbedingt ein Atemschutz getragen werden, da ansonsten feine Stäube des gemahlenen Pulvers in die Atemwege eindringen könnten.

Nun werden die Pulvertiegel wieder in den Ofen gegeben und dort weitere sechs Stunden bei 1280°C gebrannt. Nach Ablauf dieser Zeit werden die Pulver wieder je eine Stunde gemahlen. Dieser Arbeitschritt wird insgesamt dreimal durchgeführt.
In diesem zweiten Brennschritt reagiert das Titandioxid mit dem Strontiumoxid zu Strontiumtitanant. Diese Reaktion findet vor allem an den Grenzflächen der Titandioxid- und Strontiumoxidpartikel statt. Indem man durch das Mahlen die Oberflächen der Gesamtmasse vergrößert, wird die Reaktion erheblich beschleunigt, da nach dem Mahlen mehr Grenzflächen zur Verfügung stehen, sodass die Reaktion

vollständig abgelaufen ist.

Der Synthesevorgang der Keramik, des Strontiumtitanats, ist abgeschlossen, wenn bei überprüfenden Röntgenaufnahmen keine Spuren der Edukte mehr festzustellen sind.

Das Strontiumtitanat liegt nun in einem Kristallgitter vor, das spezifische Eigenschaften besitzt. Die zweite Probe unterscheidet sich in der Herstellung nicht, der einzige Unterschied zum bis jetzt in der Synthese beschriebenen SrTiO₃ besteht darin, dass die zweite Probe mit Kupfer dotiert ist. Zwar verändert dies nicht die kristalline Struktur der Keramik, doch hat sie aufgrund der Dotierung zum Teil andere Eigenschaften. Dies lässt sich besonders einfach anhand der Oxidationszahlen erklären:

Im reinen Strontiumtitanat ergeben die Oxidationszahlen einer Einheitszelle in der Summe 0.
Im Kupfer dotierten Strontiumtitanant geht dies nicht mehr auf, wenn statt einem Ti-Ion ein Cu-Ion vorliegt:

In einer von Kupfer dotierten Einheitszelle hingegen wäre die Summe der Oxidationszahlen erst einmal = -2. Da eine kristalline Keramik jedoch keine Ladungen tragen kann, muss die doppelt negative Ladung in irgendeiner Weise ausgeglichen werden. Dies geschieht, indem in dieser Einheitszelle ein Oxidion weniger eingebaut wird, sodass die Ladungssumme der Einheitszelle wieder Null ist.
Somit gilt für die Kupfer dotierte Einheitszelle:

Betrachtet man nun ein Kristallgitter von Kupfer dotiertem Strontiumtitanat, so erhält man folgendes Bild im Vergleich zum reinen Strontiumtitanat:

Im ersten Schritt (1) dieses fiktiven Versuchaufbaus wird eine Spannung an die dotierte Keramik (die Sauerstoffleerstellen beinhaltet) angelegt, sodass sich die eine Platinelektrode negativ, die andere positiv auflädt.

Diese Reaktionsgleichung bedeutet, dass sich ein Sauerstoffmolekül mit zwei Leerstellen der Keramik sowie mit vier Elektronen zu zwei Oxidionen reagiert, die durch die als Oxidionenleiter fungierende Keramik wandern und sich an der zweiten Platinelektrode wieder zu vier Elektronen, zwei Leerstellen und einem Sauerstoffmolekül aufspalten:

Auf diese Weise wurden die vier elektrischen Ladungen durch die Keramik transportiert, sodass Strom fließt. Das Hauptproblem bei diesem und vergleichbaren Ionenleitern ist, dass sie erst ab Temperaturen von mindestens 500°C und nur unter Sauerstoffatmosphäre wie im Versuch beschrieben als Ionenleiter fungieren, da bei geringerer Temperatur oder Sauerstoffkonzentration die Reaktion von Sauerstoff zu Oxidionen nicht stattfinden würde.

Es werden in dieser Abteilung jedoch auch noch viele andere Eigenschaften von Keramiken und Keramikgemischen untersucht. So wird beispielsweise das Massenspektrometer sowie eine sehr feine in den verwendeten Ofen eingebaute Waage genutzt um festzustellen, in wieweit die Anwesenheit eines zweiten Stoffes in einer Mischung mit dem Edukt dessen Reaktivität beeinflusst. Dies haben wir am Beispiel von reinem Strontiumcarbonat sowie einer Mischung aus Strontiumcarbonat und Titandioxid untersucht.
Mit Hilfe des Massenspektrometers konnten wir das bei der Reaktion von Strontiumcarbonat zu Strontiumoxid entstehende Gas untersuchen und auf die Art des Gases rückschließen. Das Massenspektrometer kann das Verhältnis von Masse zu Ladung der auf seinen Detektor auftreffenden Gasmoleküle bestimmen, bei dem die Wissenschaftler dann in den meisten Fällen wissen, um welches Gas es sich in diesem Fall handelt.

Während die Probe langsam und gleichmäßig erhitzt wird, zeichnet die Feinwaage jede Gewichtsveränderung auf; das Massenspektrometer bestimmt Art und Quantität des entstehenden Gases. Nach Ende des Versuchs können nun beide Messdiagramme verglichen werden. Im Regelfall entdeckt man dabei, dass zur gleichen Zeit das Gewicht der Probe abnahm, zu der auch die Messwerte für das bei der Reaktion entstehende Gas drastisch anstiegen. Somit ist diese Temperatur der spezifische „Vergasungspunkt“ für diese Keramik.

Im Vergleich des „Vergasungspunkt“ des reinen Strontiumcarbonats mit dem Gemisch aus Strontiumcarbonat und Titandioxid stellten wir fest, dass das CO₂ bei dem Reinstoff erst bei einer etwas höheren Temperatur entweicht. Diese Beobachtung konnten wir uns damit erklären, dass das Titandioxid elektrochemische „Zugkräfte“ auf das Strontiumcarbonat ausübt, da das Titandioxid bestrebt ist, mit dem entstehenden Strontiumoxid zu Strontiumtitanat zu reagieren.

In der Abteilung Maier erhielten wir in den zwei Praktikumstagen Einblick in mehrere Methoden zur Synthese von verschiedenartigen Keramiken sowie unterschiedliche Möglichkeiten, die fertigen Keramiken auf ihre Eigenschaften hin zu untersuchen und zu verbessern. In Hinblick auf unser Experiment versuchten wir also eine optimale Dotierung zu erzielen.

Fazit

Zusammengefasst war das Praktikum am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart für uns sehr lohnend. Dadurch, dass wir fast jeden Tag eine andere Abteilung des Instituts besucht haben, bekamen wir einen groben Überblick über die verschiedenen Tätigkeiten sowie über die alltäglichen Abläufe im Institut. Außerdem haben wir immer wieder Zusammenhänge zwischen den Arbeiten der einzelnen Abteilungen erkannt, sodass wir nicht nur einzelne Stationen des Instituts sahen, sondern diese auch in den größeren Kontext der Instituts- und Forschungsorganisation einordnen konnten.
Auch inhaltlich war dieses Ferienpraktikum eine sehr lohnende Investition, da wir viele physikalische und chemische Grundlagen wiederholt, sowie auf dieser Basis sehr viel Neues gelernt haben, zum Teil in so speziellen Bereichen, dass eine Eingliederung dieser Inhalte in den normalen Schulunterricht schlicht nicht möglich wäre. Doch stellen diese Inhalte – gerade für die Oberstufe – sicher eine Bereicherung der naturwissenschaftlichen Kenntnisse dar.

Besonders beeindruckt waren wir von unseren Betreuern. Sie alle haben uns in Kombination von Theorie- und Praxiseinheiten in die Arbeit ihrer jeweiligen Abteilung eingeführt und sich dabei unwahrscheinlich viel Zeit für detaillierte Erklärungen, spontane Führungen, für uns geplante Experimente und Beantwortung all unserer Fragen genommen. Dafür möchten wir uns an dieser Stelle noch einmal ganz herzlich bei all unseren Betreuern in den besuchten Abteilungen bedanken!!!
Unser Dank gilt natürlich auch Frau Dr. Asen-Palmer, die das Praktikum für uns geplant und vorbereitet hat und unsere Hauptansprechpartnerin im Institut war.
Schließlich gilt unser Dank der Sparkasse Aurich-Norden, die mit der Förderung der Auricher Wissenschaftstage uns dieses Praktikum erst ermöglicht hat, sowie Herrn Stracke, der als Organisator für Praktika im Rahmen der Wissenschaftstage den Kontakt zum Institut, speziell zu Frau Asen-Palmer, hergestellt hat.

Uns hat dieses Praktikum die Möglichkeit gegeben, die wissenschaftliche Forschungsarbeit in vielen Aspekten live zu erleben. Dadurch erhielten wir ein lebendiges und ungestelltes Bild auf diesen Tätigkeitsbereich, das wir in diesem Maße nie bei einem „Tag der offenen Tür“, oder einer vergleichbaren Veranstaltung erhalten hätten.
Dennoch würden wir diese Praktikum nur denjenigen empfehlen, die großes Interesse an Naturwissenschaften, besonders an Physik, haben, da auch in den chemischen Abteilungen physikalische Grundlagen unbedingt nötig sind, um die Vorgänge verstehen zu können. Wer dieses Interesse hat und bereit ist, in den Ferien zu lernen, dem können wir ein Praktikum im Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart sehr empfehlen.