Ehemalige berichten: Sebastian Vogel präsentiert Einblicke in die moderne Hochdruckchemie

Innovative Materialien, interstellare Geologie - es waren futuristische Schlagworte, die den Vortrag unseres ehemaligen Schülers Sebastian Vogel am Dienstag, dem 12. März 2019 in der Aula prägten. Und das verbindende Element war die Chemie, genauer die Hochdruckchemie. „Arbeiten unter Hochdruck – ein Einblick in die moderne Hochdruckchemie“ lautete der Titel. Die zahlreichen staunenden Zuhörer erfuhren, mit welch unvorstellbaren hohem (physikalischem!) Druck in modernen Laboren gearbeitet wird und welch faszinierende Möglichkeiten sich dabei eröffnen. Der Grundstein für Sebastian Vogels Chemie-Interesse wurde am Gymnasium Michelstadt gelegt, wo er 2010 sein Abitur ablegte.

Nach seinem Bachelorstudium in den Fächern Chemie und Biochemie in München legte er 2014 am Max-Planck Institut für Festkörperforschung in Stuttgart seine Bachelorarbeit mit dem Titel „Nitrogen Rich Covalent Organic Frameworks for Photocatalytic Hydrogen Evolution“ vor. Der Titel machte das anwesende Fachpublikum, den Chemie-Leistungskurs der Q2, die MINT-Lehrer sowie zahlreiche Freunde des Gymnasiums Michelstadt, auch darauf aufmerksam, dass in den Naturwissenschaften Englisch die Standard-Forschungsspra­che ist. Dem Bachelor folgte das Masterstudium in Chemie, wieder an der Ludwig-Maximilian-Universität München (LMU), der Schwerpunkt lautete nun: anorganische  und physikalische Chemie. Ende 2016 legte er sehr erfolgreich seine Masterarbeit mit dem Titel „Hochdruck: Hochtemperatur-Synthese und Charakterisierung neuartiger Imidonitridophosphate“ vor.

In seinem Vortrag stellte Vogel die Bedeutung der Chemie für Natur und Technik dar: „Chemie ist überall und unglaublich vielfältig.“

Dann ging der Akademiker konkret auf sein Forschungsgebiet ein. Mit Hilfe von Hochdruck können innovative Materialien für Halbleiter, Leuchtstoffe, Supraleiter, Batterien und Hochleistungskeramiken hergestellt werden. Das erforscht der Naturwissenschaftler seit nunmehr zwei Jahren im Arbeitskreis von Professor Schnick, München, und untersucht hier neue Nichtmetallnitride mit einem Fokus auf Verbindungen, die Phosphor und Stickstoff enthalten.

2018 gelang es der Arbeitsgruppe, aus Bornitrid und Phosphornitrid unter besagtem Hochdruck eine neuartige Verbindung aus Bor, Phosphor und Stickstoff herzustellen. Ob diese „innovative Verbindung“ einen kommerziellen Nutzen haben kann, darüber müssen Materialwissenschaftler noch befinden.

Anschließend beschäftigte das Plenum die Frage, „wie hoch eigentlich Hochdruck“ sei.

Bei der Synthese des innovativen Bor/Phosphor-Doppelnitrids betrug der Druck laut Vogel 8 Gigapascal, was dem Laien erst einmal wenig sagt. Doch der Wissenschaftler erläuterte sehr aufschlussreich, dass 8 GPa 80.000 bar entsprechen. Im Vergleich beträgt der Druck in einem Schnellkochtopf etwa 2 bar. 80.000 bar, so der Chemiker weiter, entsprechen in etwa dem Gewicht von 40 Elefanten auf einem menschlichen Daumen. 

Die Superlative nehmen kein Ende, denn neben diesem unvorstellbaren Druck haben die Münchner Forscher die Reaktion auch noch bei einer Temperatur von 1100°C ablaufen lassen. Um solche Reaktionsbedingungen zu untersuchen, werden zwei hydraulische 1000t-Pressen, mit denen ein Druck von bis zu 200 000 bar erzeugt wird, benötigt. Diese Pressen stehen im Übrigen im Institutskeller direkt auf dem Fundament.

Das Gebiet der Hochdruckchemie steht auch in direkter Verbindung zur interstellaren Geologie. So gehen Forscher der Frage nach, was im Inneren von Planeten, wie etwa dem Jupiter, chemisch abläuft, wo mutmaßlich mehrere 1000 GPa herrschen. Kann unter einem solch gewaltigen Druck der im Jupiter vorherrschende Wasserstoff metallisch werden? Simulationsexperimente mit so genannten Diamantstempelzellen scheinen diese Vorstellung zu bestätigen, berichtete der begeisterte Doktorand.

Am Ende seines spannenden Vortrags fand der ehemalige Michelstädter Oberstufenschüler auch lobende Worte für seine damaligen Lehrer am Gymnasium Michelstadt, die ihn bestens auf seine Studienzeit vorbereitet hätten.

Auch der Professor-Walter-Masing-Preis des Lions Clubs Odenwald sowie die Initiative Begabtenförderung der Stiftung der Sparkasse Odenwald seien für seinen Werdegang sehr hilfreich gewesen.

Das Publikum dankte dem vielbeschäftigten Hochschulabsolventen mit lang anhaltendem Applaus und die Schüler des Chemie-Leistungskurses bekamen im Anschluss an den Vortrag aus erster Hand detaillierte fachliche Antworten zu interessanten naturwissenschaftlichen Fragen des 21. Jahrhunderts.

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