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Forscherdrang schon in der Mittelstufe

Gießen/Haiger, 07.09.2017.

Mit Unterstützung der TH Mittelhessen haben drei Schüler der Johann-Textor-Schule in Haiger ein Rastertunnelmikroskop (RTM) gebaut. Die Achtklässler arbeiteten ein Schuljahr lang aus eigenem Antrieb außerhalb des regulären Unterrichts an dem Projekt.

Felix Gräfe, Samuel Gebhardt und Nico Pulverich (von links), die gemeinsam ein Rastertunnelmikroskop bauten, erhielten dafür viel Anerkennung und auch den „Rudolf-Loh-Preis“ für herausragende technische Projekte junger Schüler.

In der freiwilligen Arbeitsgruppe (AG) „Kleine Forscher“ hatten sich Samuel Gebhardt, Felix Gräfe und Nico Pulverich während der Klassenstufen sechs und sieben, betreut von ihrer Lehrerin Dr. Sabine Baum, mit selbst gewählten Aufgaben aus der Chemie und Physik befasst. Für die achte Klasse war diese AG nicht mehr vorgesehen. Doch das Interesse der drei Jungs an der Fortsetzung des naturwissenschaftlichen Experimentierens war so beeindruckend stark, dass dieses Angebot inzwischen bis zur 10. Klasse erweitert wurde. Gemeinsam folgte das Trio der Anregung des Schulleiters Norbert Schmidt und widmete sich anhand einer technischen Anleitung aus dem Internet dem Bau eines RTM.

Dabei galt es einige Hürden zu nehmen: Zum Beispiel reagierten Firmen, bei denen sie die für das Bewegen der Messspitze um wenige Mikrometer unverzichtbaren Piezoaktoren besorgen wollten, nicht auf die Anfragen der Schüler. Die Beschaffung übernahm aus familiärer Verbundenheit Dr. Martin Gräfe, Professor für Digitaltechnik am Friedberger Fachbereich Informationstechnik – Elektrotechnik – Mechatronik. Dabei beriet ihn sein Kollege Prof. Dr. Karl-Friedrich Klein, ein Experte auf dem Gebiet der Optischen Nachrichtentechnik. Weitere Hilfe leistete die THM durch die Fertigung eines Bauteils am hochschuleigenen 3D-Drucker und bei der PC-Software zur Ansteuerung des Tunnelmikroskops.

RTM komplettAls das junge Forscherteam sein High-Tech-Gerät testen wollte, stellte sich die Frage, wie die Aufnahmen der Proben qualitativ einzuschätzen seien. Lichtmikroskope der Schule kamen für den Vergleich nicht in Frage, da deren Auflösung weit geringer ist. Erneut sprang die THM ein. Zur Laborausstattung des Friedberger Fachbereichs Mathematik, Naturwissenschaften und Datenverarbeitung gehört ein Rasterelektronenmikroskop. Dessen Bilder bestätigten den Schülern, dass es ihnen tatsächlich gelungen ist, ein Mikroskop zu bauen, das Oberflächenstrukturen in der Dimension weniger Nanometer abbilden kann.

Die Schule und die THM wollen ihre Kooperation über dieses Projekt hinaus ausweiten, um bei Kindern und Jugendlichen das Interesse an Naturwissenschaften und Technik gezielt zu fördern.

 

Beispielaufnahme RastertunnelmikroskopBeispielaufnahmen: Oberfläche der metallischen Reflexionsschicht eines DVD-Rohlings:

(Mit freundlicher Genehmigung der TH Mittelhessen, technische Details siehe hier.)

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