Albertine Seidel beim Experimentieren mit Nanopartikeln

Am Montag, den 25.09.23 haben wir uns mit sechs Schülern und Schülerinnen zusammen mit Frau Möller und Frau Lehrke am Bahnhof in Hildesheim getroffen, um zur Forscherwoche nach Jena aufzubrechen. Die Forscherwoche wurde nach einer langen Pause wegen der Corona-Pandemie erstmalig wieder von der Thüringer Schule in Zeulenroda ausgerichtet. Nach einer entspannten Zugfahrt kamen wir erwartungsvoll in Jena an und begrüßten zunächst die Schülerinnen und Schüler der anderen Schulen aus Thüringen und Bayern und wurden vermischt auf die Zimmer verteilt, um uns besser kennenzulernen. Nach dem Abendessen bekamen wir eine Einführung in das Lesen von Sternenkarten und brachen anschließend auf, um einen möglichst unbeleuchteten Platz zu finden, der eine freie Sicht auf den Sternenhimmel bot. Mit einem Laser zeigte uns der begeisterte Astronom Herr Werner Sternbilder wie die Kassiopeia, den Schwan und den kleinen Wagen sowie das Sommerdreieck.

 

   

Amelie beim Klettern

Direkt am folgenden Morgen ging es nach dem Frühstück für uns an der Universität los mit einem interessanten Vortrag mit dem Thema ,,Kann KI helfen, unsere Energieprobleme zu lösen?'' Prof. Dr. Dirk Schmalzrieg erklärte uns zunächst, was eigentlich KI ist und wie wir sie in Zukunft nutzen können, um einerseits Energie zu sparen, aber auch, um Energiegewinnung und -verteilung zu optimieren. Besonders spannend war zu erfahren, in wie vielen unterschiedlichen Anwendungsbereichen KI uns helfen kann. Sie kann beispielsweise in Zukunft zur Ermittlung von Straßenschäden benutzt werden. Dies erspart 78% der Instandhaltungskosten pro Jahr und vermeidet zudem Stau. Auch das Thema Smart Home erhält in vielen Haushalten immer größere Bedeutung. Eine KI kann ebenso in diesem Bereich helfen, indem sie Energie dann verbraucht, wenn sie gerade besonders günstig und hoch verfügbar ist. Es war sehr spannend zu erfahren, welche noch unerforschten Möglichkeiten künstliche Intelligenz uns eigentlich bietet. Auch im anschließenden Vortrag von Prof. Dr. Ulrich S. Schubert ging es um Energie. Allerdings lautete hier der Titel ,,Polymere für Energieanwendungen''. Polymere sind lange Molekülketten, die zum Beispiel auch für die Herstellung von Kunststoffen verwendet werden. Am Beispiel der Batterie wurde uns zuerst die gewöhnliche Lithiumionen-Batterie vorgestellt, welche wenig nachhaltig ist, da wir z.B. auf die Gewinnung seltener Erden in anderen Ländern angewiesen sind und dementsprechend neben der Kinderarbeit, die zur Gewinnung vielfach eingesetzt wird, einen hohen CO₂-Fußabdruck hinterlässt. Um dies zu verbessern, entwickelt die Friedrich-Schiller Universität aus Jena eine polymerbasierte Batterie, welche nachhaltiger und einfacher recyclebar ist. Leider ist die Forschung noch nicht abgeschlossen und weist noch einige Schwächen auf. Daher ist diese Batterie derzeit nicht im Handel verfügbar. Das Team um Prof. Dr. Schubert arbeitet aber unter Hochdruck weiter an dem Projekt.

 

 

Auf den Spuren von Mutationen mit Hilfe von Lego.

Eines der Highlights der Forscherwoche war der Workshop zur Nanomedizin. Hier galt es, nach einer Einführung durch Antonia Fruntke von der Chemisch-Geowissenschaftlichen Fakultät der Uni Jena, selbst Nanopartikel zu erzeugen. Dazu ließen wir Milchsäure und Glykolsäure polymerisieren. Als Nachweis der Nanopartikel nutzten wir einen Laser, dessen Licht von Partikeln gestreut wird, wenn ihre Größe etwa mit der Laserlichtwellenlänge übereinstimmt. Dann wird das Laserlicht in der zuvor klaren Lösung als Strahl sichtbar. Zudem sollten die erzeugten Nanopartikel mit der leuchtend roten Farbe „Nilrot“ beladen werden, die einen möglichen Wirkstoff simulierte. Aufgenommen durch die winzigen Partikel änderte sich dessen Farbe zu einem „hübschen Pink“. Das Abladen des Wirkstoffs gelang gut in einem basischen Milieu. Nanopartikel werden verwendet, um Medikamente an ganz bestimmte Orte im Körper zu transportieren. Dadurch können sie in geringeren Dosen verabreicht werden, wodurch sie den restlichen Körper weniger belasten und gleichzeitig besser wirken, weil ja die Medikamente genau an die gewünschte Stelle transportiert werden. Gerade in der Krebsforschung sei dieses Verfahren vielversprechend.

 

              

Im Hörsaal der Universität von Jena

In der 25-Meter-Kuppel des Jenaer Planetariums konnten wir die Erde auf einer wunderbar animierten Reise durchs Sonnensystem aus einer ganz anderen Perspektive betrachten: Beim Besuch auf dem Zwillingsplaneten der Erde, der Venus, musste sich ihr Raumschiff zuerst einmal durch die Atmosphäre dieses von Wolken komplett bedeckten Nachbarplaneten kämpfen, die fast vollständig aus CO₂ besteht. Dieses Gas ist auch der entscheidende Grund für die lebensfeindlichen Temperaturen von 460°C, die auf der Venus herrschen. Wenn der CO₂-Gehalt auf der Erde weiter ansteigt, wird die Erde der Venus ähnlicher und das Leben auf der Erde schwieriger, wir müssen unsere Erde also wertschätzen.

 

 

  

Rafael Albe auf dem Möbius-Band

Am Mittwoch brachen wir morgens erneut zur Friedrich-Schiller-Universität auf. Dort bekamen wir in unserem Workshop Koffer, mit denen wir Stationen zu Solarenergie, Windenergie und Wasserstoff aufbauten. Die Solarenergiestation ermöglichte uns Stromstärkemessungen bei verschiedenen Einfallswinkeln und unterschiedlichen Stärken des Lichtes. Bei der Station über Windenergie haben wir die Effizienz verschiedener Windradrotorblätter getestet. Uns wurde außerdem ein Auto vorgestellt, welches mit Wasserstoff betrieben wird. Insgesamt konnten wir viele verschiedene Experimente einmal selbstständig ausprobieren und auswerten. Nach dem Mittagessen haben wir an dem Workshop Smartphone-Mikroskopie teilgenommen. Dort haben wir die Linse aus alten Handykameras entfernt und an unsere Handykamera geklebt, sodass wir mikroskopartige Bilder mit unseren Handys aufnehmen konnten. Wir betrachteten sowohl Mond als auch Marsgestein mit unseren präparierten Handykameras und verglichen die Qualität der Bilder mit einem speziellen und hochwertigen Zeiss-Mikroskop mit Polarisationsfilter. Danach hatten wir dann noch die Möglichkeit, die Imaginata zu besuchen. Dies ist eine ganzjährige Ausstellung mit vielen Experimenten für alle Sinne, ähnlich dem Phaeno in Wolfsburg. Auch hier experimentierten wir uns durch die Ausstellung und machten viele neue Erfahrungen. Am Ende fuhren einige von uns sogar mit einer Bahn auf einem Möbiusband entlang. Ein Möbiusband ist eine Fläche, die nur eine Seite und eine Kante hat.

 

      

 

Rafael und Simon beim Experimentieren mit Ouzo

 

 

Dienstag und Mittwoch waren toll, aber Donnerstag war noch besser. Der Vortrag „Blick in die Tiefe“, der sich mit der Erkundung des unterirdischen Raums durch wissenschaftliches Bohren beschäftigt hat, hat uns gezeigt, inwiefern Tiefenbohrung für Energienutzung und -speicherung relevant ist. Danach konnten wir unser Wissen über klinische Studien vervollständigen und erfuhren, was der Placeboeffekt ist und welche Aufgaben eine Blindstudie und eine Doppelblindstudie für die Wissenschaft haben. Es war sehr interessant, die Prüfungen von Arzneimitteln aus der Sicht eines Medizinstatistikers dargelegt zu bekommen. Anschließend besuchten wir eine kleine Ausstellung der Firma JenOptik. Hier waren Modelle des Marsrovers ausgestellt und man konnte sich über die Marsmission informieren. Nach dem Mittagessen nahmen wir an dem Workshop „Legosteine als Schlüssel zum Erbgut“ teil. Das war unser letzter Programmpunkt im Rahmen der MINT-Woche, doch der Tag war noch nicht vorbei. Den Abschluss der Forscherwoche bildete ein Teambuilding-Event in der Boulderhalle Jena. Das gemeinsame Tüfteln, wie wir für die kniffligen Routen am besten greifen und Balance halten konnten, und die gegenseitige Unterstützung beim Klettern schweißte uns Schülerinnen und Schüler der verschiedenen Schulen nochmals zusammen. So erklommen wir manche Routen, die zunächst unbezwingbar schienen. Zwischen den einzelnen Klettergängen war Zeit sich über Erfahrungen der letzten Tage auszutauschen.

  

 Amelie und Albertine beim Experimentieren in der Imaginata

 

 

 

 

 

 

 

Albertine Seidel, Simon, Flohr, Thea Bartlakowski, Carla Fohrholtz, Amelie Mateika, Rafael Albe