Das DWI Leibniz-Institut für interaktive Materialien

Metall, Keramik, Kunststoffe, Papier, Leder oder Wolle – alle diese Materialien sind so selbstverständlich in unserem täglichen Leben verankert, dass wir sie kaum mit dem Begriff Hightech verbinden. Dabei bahnt sich gerade hier eine nächste Revolution an: Die aktuelle Materialforschung versucht neue Werkstoffe zu entwickeln, die mit der Qualität natürlicher Materialien mithalten oder sie für bestimmte Funktionsanwendungen sogar übertreffen können.

Der Natur gelingt es, komplexe, hochbelastbare Materialien aus molekularen Bausteinen herzustellen, die – jeder für sich genommen – oft keine wirklich herausragenden Eigenschaften haben. Knochen, Spinnenseide und Perlmutt sind nur drei von unendlich vielen Beispielen hierfür. Nach dem Vorbild der Natur forschen Wissenschaftler heute an selbst-heilenden, selbst-aggregierenden, selbst-regulierenden oder auch selbst-bewegenden Materialien. Genau diese Zielsetzung verfolgt auch das DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien in Aachen, das seit Anfang 2014 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft ist.

Die Aktivitäten im DWI mit seinen 170 Mitarbeitern konzentrieren sich auf fünf Forschungsprogramme, welche sich jeweils auf Schlüsselfragen zur Entwicklung neuer aktiver und interaktiver Materialeigenschaften richten. In den Forschungsprogrammen geht es sowohl um neue und nachhaltige chemische Verfahren, als auch um die spezifische Funktionalisierung von Grenzflächen, um molekulare Transportsysteme oder den gezielten Einbau biologischer Komponenten in synthetische Materialien.

Auf Bestreben der deutschen Wollindustrie wurde das DWI 1952 als Deutsches Wollforschungsinstitut gegründet. Nachdem der wissenschaftliche Fokus des Instituts in seinen Anfangsjahren stark auf die Proteinforschung – die Proteine der Wolle, aber auch auf Insulin – gerichtet war, spielten in der Folgezeit künstliche Materialien eine Hauptrolle. Vor gut acht Jahren erfolgte eine umfassende Neuaufstellung des Instituts. Hierbei wurde die neue Forschungsvision, die Entwicklung interaktiver Materialien, in den Vordergrund gestellt. Gleichzeitig wuchs die wissenschaftliche Leitung des Instituts ab 2008 von einer einzigen Person auf ein heute vierköpfiges Professoren-Team, das drei Kompetenzbereiche abdeckt: Die makromolekulare Chemie, die Biotechnologie und die chemische Verfahrenstechnik. Darüber hinaus forschen mittlerweile drei Nachwuchsgruppen am DWI und zwei Gastgruppen der Moscow State University bringen Expertise im Bereich Physik ein. Die Wissenschaftler bündeln gezielt die unterschiedlichen Kompetenzen der Mitarbeiter und nutzen interdisziplinären Synergien, indem sie die Forschungsfragen gruppenübergreifend behandeln.

Dabei entstehen Materialien wie ein Perlmutt-inspirierter Nano-Verbundwerkstoff, der bemerkenswerte mechanische Charakteristika mit Glas-ähnlicher Transparenz sowie einer hohen Gas- und Feuerbarriere kombiniert. Maßgeschneiderte Anker- und Tunnelproteine stehen ebenso auf der Tagesordnung wie enzymatisch aktive Membranen, die in der Lage sind, gleichzeitig Proteine enzymatisch zu spalten und die Spaltprodukte abzutrennen. Oder Hydrogele, wässrige Gelpartikel mit Spezial-Eigenschaften für zukünftige Anwendungen beispielsweise in der Medizin.

89 selbstständige Forschungseinrichtungen sind in der Leibniz-Gemeinschaft organisiert, die sich eine erkenntnis- und anwendungsorientierte Grundlagenforschung auf die Fahne geschrieben hat. Ein besonderer Fokus liegt auf der intensiven Zusammenarbeit mit den Hochschulen. Das passt gut zum DWI, denn alle Mitglieder der wissenschaftlichen Leitung haben gleichzeitig auch einen Lehrstuhl an der RWTH Aachen University.