In jeder ungeraden Ausgabe von GMIT setzen wir die in GMIT 95 begonnene Interviewserie mit Angewandten Mineralog*innen und Kristallograph*innen fort, um die Fachbereiche und unsere Sektionen der gesamten geowissenschaftlichen Community näher zu bringen.
In der vorliegenden Ausgabe beantwortet Elena Sturm von der LMU München die Fragen der Redaktion. Sie ist seit 2002 Professorin für Angewandte Mineralogie mit dem Schwerpunkt Geomaterialien in Technik und Umwelt. Sie beschäftigt sich mit Struktur, Entstehung und Eigenschaften von nanostrukturierten und Kompositmaterialien.
1. Wie bist Du zu Deinem Fachgebiet gekommen und was hat Dich motiviert, Dich darauf zu spezialisieren?
“D'où suis-je? Je suis de mon enfance. Je suis de mon enfance comme d'un pays.” Antoine de Saint-Exupéry (1942).
Meine beiden Eltern waren Biologen. Sie arbeiteten in einem spezialisierten Forschungsinstitut, sodass ich auf dem Campus des Instituts zusammen mit Freunden aufwuchs, deren Eltern ebenfalls dort als Forschende tätig waren. Während die Pflanzen unserer Eltern in den Gewächshäusern gediehen, wuchsen wir selbst im besonderen „Mikroklima“ eines wissenschaftlichen Campus auf.
Heute sage ich meinen Studierenden, dass Wissenschaft nicht einfach nur ein Beruf ist, sondern eine Art, das Leben zu erfahren, die Schönheit der Natur zu entdecken und zu verstehen. Dieses Gefühl des Entdeckens und Staunens prägt bis heute meinen Zugang zu Forschung und Lehre.
Mein Fachgebiet ist die Angewandte Mineralogie und Kristallographie. Der Weg dorthin begann zunächst mit einem Chemiestudium, doch schon früh haben mich Minerale und ihre Entstehung fasziniert. Bereits in meiner Diplomarbeit beschäftigte ich mich mit Biomineralen und Kristallisationsprozessen. Während meiner Promotion im Fachgebiet Mineralogie und Kristallographie verlagerte sich mein Schwerpunkt dann auf natürliche fossilisierte Hartgewebe sowie auf biomimetische und bioinspirierte Materialien und nach meiner Promotion habilitierte ich in den Fächern Festkörperchemie und Materialwissenschaft. Diese interdisziplinäre Ausbildung an der Schnittstelle von Chemie, Geowissenschaften und Materialwissenschaften hat meinen wissenschaftlichen Werdegang entscheidend geprägt.
Mich fasziniert bis heute, wie die Natur aus denselben Ausgangsstoffen Materialien mit völlig unterschiedlichen Strukturen und Eigenschaften hervorbringt. Im Laufe meiner Forschung habe ich mein Interesse auf nanostrukturierte Materialien und die Selbstorganisation von Nanopartikeln ausgeweitet. Besonders spannend finde ich, wie sich Nanopartikel zu geordneten Strukturen, den sogenannten Mesokristallen, oder zu anderen hierarchischen Nanokompositen zusammenlagern und dadurch völlig neue Eigenschaften entstehen. Auch biologische Hartgewebe sowie natürliche Nanominerale und Strukturen wie Framboide oder Edelopal zeigen eindrucksvoll, wie die Natur durch Selbstorganisation komplexe Materialien mit außergewöhnlichen mechanischen, optischen und funktionellen Eigenschaften erzeugt. Diese natürlichen Vorbilder inspirieren uns, neue Werkstoffe für Anwendungen in der Medizin, der Umwelttechnik und den Materialwissenschaften zu entwickeln.
2. Welches sind die größten Herausforderungen, die Dir in Deinem Fachgebiet begegnen, und wie gehst Du damit um?
Eine der größten Herausforderungen besteht darin, die komplexen Bildungsprozesse sowie die Struktur und die Eigenschaften natürlicher Materialien vollständig zu verstehen. Viele dieser Materialien verdanken ihre außergewöhnlichen Eigenschaften nicht allein ihrer chemischen Zusammensetzung, sondern vor allem ihrer hierarchischen Organisation von der Nano- bis zur Makroskala. Diese Strukturen gezielt nachzubilden oder sogar weiterzuentwickeln, ist wissenschaftlich äußerst faszinierend und zugleich sehr anspruchsvoll.
Deshalb arbeiten wir interdisziplinär und verbinden Erkenntnisse aus der Chemie, Kristallographie, Mineralogie, Physik, Biologie und Materialwissenschaft. Mithilfe modernster analytischer Methoden untersuchen wir die Struktur und die Entstehungsprozesse natürlicher Minerale, biologischer Hartgewebe sowie synthetischer Materialien. Dieses Verständnis hilft uns, bioinspirierte Materialien mit speziellen Eigenschaften zu entwickeln, beispielsweise für biomimetische Zahnfüllungen sowie funktionelle Nanomaterialien für Anwendungen in der Katalyse.
3. Welchen Rat würdest Du jungen Menschen geben, die sich für Dein Fachgebiet interessieren?
Ich würde ihnen raten, neugierig und mutig zu bleiben und über die Grenzen einzelner Disziplinen hinauszudenken. Viele der spannendsten Entdeckungen entstehen dort, wo Chemie, Biologie, Physik, Geowissenschaften und Materialwissenschaften zusammenkommen. Die Natur ist dabei ein hervorragendes Vorbild. Seit Millionen von Jahren entwickelt sie faszinierende und hochoptimierte Materialien und Strukturen.
Außerdem sollte man keine Scheu vor interdisziplinärer Forschung haben, ohne jedoch dabei das fundierte Fachwissen der einzelnen Disziplinen zu missachten. Wer offen für neue Methoden ist und Freude daran hat, grundlegende Prozesse zu verstehen, kann sicher dazu beitragen, innovative Materialien und Technologien für die Zukunft zu entwickeln.
4. Was ist Dein Lieblingsmineral?
Mein Lieblingsmineral ist Magnetit. Es kommt in der Natur in einer erstaunlichen Vielfalt von Formen vor und besitzt faszinierende magnetische Eigenschaften. Besonders spannend finde ich, dass Magnetit nicht nur geologische Prozesse widerspiegelt, sondern auch von Organismen gebildet werden kann, beispielsweise von magnetotaktischen Bakterien, die mithilfe winziger Magnetitkristalle das Erdmagnetfeld zur Orientierung nutzen. Darüber hinaus lassen sich Magnetit-Nanopartikel gezielt selbst organisieren und eröffnen dadurch interessante Perspektiven für Anwendungen in der Medizin, etwa in der Krebstherapie, sowie in der Sensorik und Umwelttechnik.
Claudia Weidenthaler · Mülheim an der Ruhr
