Bei einem aktuellen Projekt an der Universität Jena ist die Natur Lehrmeisterin der Wissenschaft: Forscher der Hochschule wollen die Mechanismen der Biomineralisation - eines Prozesses, mit dem Lebewesen etwa Knochen, Zähne oder Schalen bilden - nachstellen. Am Ende wollen die Wissenschaftler mithilfe dieser Technik unter anderem energieerzeugende Kleidungsstücke, etwa zum Aufladen von Smartphones, aber auch täuschend echten und äusserst haltbaren Zahnersatz herstellen können.
Der Jenaer Oberflächenforscher Frank Müller glaubt, dass energieproduzierende Kleidung schon bald Realität werden kann: "Ich bin zuversichtlich, dass wir in Kürze ein solches Gewebe präsentieren können", sagt der Forscher. Bei Spaziergängen oder Wanderungen könnten Handys dann künftig einfach per Kabel direkt an Jacken oder Mützen angeschlossen werden. Eine große Erleichterung zum Beispiel für Besitzer von Smartphones, die immer noch mit den geringen Akkulaufzeiten der Geräte zu kämpfen haben.
Doch eigentlich ist das nur ein Nebenschauplatz in Müllers aktuellen Forschungen. Denn das internationale Verbundprojekt zur Biomineralisation, an dem die Jenaer Uni teilnimmt, hat deutlich höhere Ziele. Wissenschaftler an neun verschiedenen Einrichtungen in mehreren Ländern untersuchen, wie Gewebestrukturen - im Falle der Solarzellen-Kleidung spezielle Vliese aus Zellulose - mit anderen Materialen angereichert werden können. Dieses Prinzip ist zwar bereits bekannt. Neu an den Versuchsreihen in Jena ist aber die ausschliessliche Mineralisation von Gewebe-Grundstoffen.
Beim Knochenaufbau gehörten die Mineralisationsprozesse zu einem alltäglichen Phänomen in der Natur, sagt Müller. Ganz nachstellen könnten Wissenschaftler diesen Prozess allerdings bis heute nicht. "Alle beim Knochenaufbau beteiligten Ebenen werden in der Theorie zwar mittlerweile verstanden. Die praktische Umsetzung ist aber bisher nicht gelungen", sagt Müller. Dafür seien die Abläufe, bei denen verschiedene Proteine und Bausteine in einem Organismus zusammenwirken, zu komplex. "Im Prinzip geht es also um Grundlagenforschung", erklärt der Wissenschaftler das Ziel.
Dass am Ende der Arbeiten, mit denen in Jena drei Dokotoranden befasst sein werden, vermutlich auch ganz handfeste Ergebnisse stehen, hat auch mit der Art der Förderung zu tun: An der Finanzierung der Forschung sind neben der EU auch Unternehmen beteiligt. Diese bekommen die Forschungsergebnisse aus ihrem Spezialgebiet frei Haus geliefert und müssen dafür nur einen Teil der Entwicklungskosten selbst tragen.
Die praktischen Anwendungen der Arbeit sollen sich dementsprechend auch nicht in der energieerzeugenden Kleidung erschöpfen. So soll im Bereich der Zahnforschung soll ein Produkt entwickelt werden, das den Zahnschmelz deutlich besser nachbildet, als etwa Kunststoffe oder einfache Keramik-Inlays das tun. Vor allem die Bindung mit dem Rest des Zahns werde mit der Technik deutlich haltbarer gemacht, als das mit den eingeklebten Keramik-Teilen möglich sei, sagt Müller. Aber auch die Herstellung werde einfacher und günstiger.
Ein weiteres Einsatzfeld sind magnetische Filter für Schwermetalle. Der Vorteil des Magnet-Filters liege ebenfalls vor allem in den geringen Kosten. Mit den Filtern können in Laboren und Fabriken Schwermetalle aus Luft oder Flüssigkeiten gefiltert werden.
Auf lange Sicht kann die Gewebe-Mineralisation aber auch für weitere Zwecke dienlich sein - und sogar Leben retten. Denn auch die Flugzeugtechnik könnte profitieren, etwa bei der Sicherheit von Lithium-Ionen-Akkus. "Ein Vorfall wie kürzlich, als ein Boing-Dreamliner wegen eines brennenden Akkus notlanden musste, wäre mit Biomineralisations-Elektroden, die auf einer anderen Materialbasis entstehen, wohl vermeidbar gewesen", sagt Müller.
