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Daumendrücken für das Finale von „Jugend forscht“

Die von der TU betreuten Schülerprojekte "Sofa-Feeling auf zwei Rädern" und „Silber für die Mikroelektronik“ sind vom 18. bis 21. Mai 2006 in Freiburg dabei

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Erfolgreich präsentiert: Katharina Wolf (im Bild oben) sowie Ulrike Alt und Patrick Andrä vom Johannes-Kepler-Gymnasium Chemnitz hatten beim sächischen Landeswettbewerb von "Jugend forscht" gewonnen und qualifizierten sich so für das Bundesfinale. Fotos: privat

Katharina Wolf sowie Ulrike Alt und ihr Partner Patrick Andrä vom Johannes-Kepler-Gymnasium in Chemnitz nehmen vom 18. bis 21. Mai 2006 am 41. Bundeswettbewerb „Jugend forscht“ in Freiburg teil. Die drei von der TU Chemnitz betreuten Gymnasiasten hatten zuvor mit ihren beiden Projekten beim sächsischen Landesausscheid die Nase vorn.

Hier gewann Katharina Wolf im Fachgebiet Technik mit ihrem Projekt „Sofa-Feeling auf zwei Rädern - Optimierung der Vorderradfederung frontgetriebener Liegeräder“, welches von Dr. Stephan Odenwald von der Juniorprofessur Sportgerätetechnik der Technischen Universität Chemnitz betreut wurde. Zusätzlich zum Sieg im Fachgebiet Technik erhielt die Gymnasiastin den Sonderpreis für eine herausragende technikorientierte Arbeit eines Mädchens.

Worum geht es in diesem Projekt? Fahrräder sind im Hinblick auf Energieverbrauch, Gewichts- und Preis-Leistungs-Verhältnis sehr effizient, aber nicht so bequem wie ihre alternativen Fortbewegungsmittel. Obwohl Liegeräder hinsichtlich des Fahrkomforts gewöhnlichen Fahrrädern überlegen sind, ist letztendlich die Federung maßgeblich für die Bequemlichkeit. Diese federt aber nicht nur dann, wenn es gewünscht ist. Das brachte Katharina Wolf zu dem Vorhaben, die Reaktionen der Federung zu optimieren. Aus einer Zusammenstellung der Anforderungen an ein Federsystem, deren Gewichtung und schon vorhandenen Lösungsprinzipien erkannte sie, dass es wünschenswert ist, das Ein- und Ausfedern aufgrund der Antriebs- und Bremskräfte zu eliminieren. Zusätzlich zu der Ausarbeitung der Vor- und Nachteile von Fahrrädern, Liegefahrrädern und deren Federung beschäftigte sich die Abiturientin im theoretischen Teil ihrer Arbeit mit den physikalischen Grundlagen und einem mechanischen Modell. Nach dem Knotenpunktverfahren ermittelte sie die Bedingungen für eine optimierte Vorderradfederung auf mathematischem Weg. Da die Federungscharakteristik nur von der Geometrie des Fahrrades abzuhängen schien, konstruierte die junge Frau eine entsprechend ihrer Berechnungen verstellbare Federgabel inklusive eines Kraftsensors und montierte sie für Testfahrten an Ihrem Liegerad. So wurde das Ergebnis experimentell überprüft und bestätigt.

Ulrike Alt und Patrick Andrä setzten sich mit ihrem von Prof. Dr. Heinrich Lang von der Professur für Anorganische Chemie betreutem Projekt „Silber für die Mikroelektronik“ gegen die sächsische Konkurrenz im Fachgebiet Chemie durch. Da die Verfügbarkeit dieses Abscheidungsverfahrens im Zuge der stetigen Miniaturisierung von elektronischen Bauelementen und Strukturen ein breites Feld von Anwendungen eröffnet, erhielten die jungen Wissenschaftler als Sonderpreis eine Forschungspatenschaft im Forschungszentrum Rossendorf.

Zum Hintergrund: Da Silber die größte elektrische Leitfähigkeit aller bekannten Elemente besitzt, ist es für die Mikroelektronik ein Metall von besonderem Interesse. Bei den modernen Speicherchipgenerationen verdrängen Silber und Kupfer zunehmend das über viele Jahre bewährte Aluminium. Zur Abscheidung der metallischen Schichten existieren verschiedene Methoden, die in der Regel sehr teuer sind. Deshalb befassten sich die zwei Gymnasiasten in ihrer Arbeit mit dem Spin-on-Verfahren, welches die kostengünstige Herstellung höchst reiner und dünner Silberschichten ermöglicht. Dabei werden komplexchemische, maßgeschneiderte und Silber enthaltende Ausgangsverbindungen genutzt, die einfach zugänglich, gut handhabbar, langzeitbeständig und günstig sind. Diese werden in flüssiger Form auf einen sich schnell drehenden Wafer aufgetragen, wo sie durch die Wirkung der Zentrifugalkraft eine gleichmäßige und dünne Verteilung erfahren. Bei der nachfolgenden Erhitzung solch eines Wafers entstehen hochreine und sehr dünne Silberschichten. Während ihrer Arbeit, bei der letztendlich zwei Silber(I)-Komplexe für die Abscheidung mittels des Spin-on-Verfahrens geeignet waren, lernten die zwei jungen Wissenschaftler vielfältige neue Möglichkeiten des professionellen Experimentierens kennen.

Damit sind zwei von der Technischen Universität geförderte „Jugend forscht“ -Teams unter den rund 108 Projekten, die sich aus deutschlandweit 2735 Arbeiten und 5131 Teilnehmern für das diesjährige Bundesfinale „Jugend forscht“ Ende Mai 2006 qualifiziert haben. Neben den Betreuern Prof. Dr. Heinrich Lang und Dr. Stephan Odenwald wünscht auch TU-Rektor Prof. Dr. Klaus-Jürgen Matthes den drei Schützlingen viel Glück und eine erfolgreiche Teilnahme am Finale. Laut Matthes zeigt sich am sehr guten Abschneiden der Gymnasiasten des Johannes-Kepler-Gymnasiums einmal mehr, welche Früchte die enge Kooperation zwischen Universität und Schule tragen kann.

(Autor: Ronny Oehme)

Weiter Informationen erteilen Prof. Dr. Heinrich Lang, Telefon (03 71) 5 31 - 12 00, E-Mail heinrich.lang@chemie.tu-chemnitz.de und Dr.-Ing. Stephan Odenwald, Telefon (03 71) 5 31 - 21 72, E-Mail odenwald@hrz.tu-chemnitz.de

„Jugend forscht“ im Internet: http://www.jugend-forscht.de, http://www.jufo-sachsen.de

Mario Steinebach
12.05.2006

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