Chemie

Aluminium als Antitranspirant – Ist es das Risiko wert?

Aluminium als Antitranspirant – Ist es das Risiko wert?

Aluminiumsalze im Deo gelten zwar als gesundheitsgefährdend, lassen sich aber nur schwer ersetzen. Zu diesem Ergebnis kamen Nike Remde und Maike Zöllner. Sie verglichen vier handelsübliche Deos und Lösungen verschiedener Salze auf deren schweißhemmende Wirkung hin. Dafür imitierten sie die menschliche Achselhöhle, indem sie Filterpapiere mit Eiklar beschichteten und sie in unterschiedliche Testlösungen tauchten. Verklumpten die Proteine im Eiklar, verstopften sie die Poren des Filters und Wasser konnte nur noch langsam hindurchströmen – der „Schweißfluss“ war somit gehemmt. Im Vergleich mit Magnesium-, Zink- und Eisensalzen zeigte Aluminium die weitaus besten Resultate. Zwar verklumpen auch Zink und Eisen die Proteine, sie wirken allerdings nur in saurer Lösung und sind für den Hautkontakt ungeeignet.

Untersuchung der Eigenschaften von PET während des Recyclingprozesses

Untersuchung der Eigenschaften von PET während des Recyclingprozesses

Manuel Paul, Luisa Fechner und Greta Diederich fiel auf, dass in neuen PET-Flaschen nur wenig Rezyklat – also aus Kunststoff recycelte Rohstoffe – enthalten ist. Auf der Suche nach dem Grund imitierten sie den industriellen Recyclingprozess. Sie zerkleinerten alte PET-Flaschen mit Schere und Schneidmühle und verarbeiteten sie unter Hitze zu kleinen Prüfkörpern. Messungen zeigten, dass ihr Rezyklat ähnlich dehnbar und fließfähig ist wie Standard-Rezyklat der Industrie – sich die mechanische Qualität also nicht maßgeblich verringerte. Daraus schließen die Jungforschenden, dass es andere Gründe für den geringen Rezyklatanteil in den Flaschen geben muss. Beispielsweise die Kosten von neuem PET, die nicht wesentlich höher sind als die von Recyclingmaterial.

Bio-Power: Entwicklung einer biochemischen Redox-Flow-Batterie

Bio-Power: Entwicklung einer biochemischen Redox-Flow-Batterie

Redox-Flow-Batterien sind leistungsfähige Stromspeicher und eignen sich in Zeiten des Klimawandels gut als Reservoir für Strom aus Windrädern und Solaranlagen. Um eine möglichst hohe Energiedichte zu erreichen, werden jedoch zumeist giftige anorganische Vanadiumsalze genutzt. Julia Trapp und Alexander Christian Trapp setzten sich das Ziel, eine umweltfreundliche Redox-Flow-Batterie zu bauen. Dafür entwickelten sie eine Batteriezelle vergleichbarer Bauart, in der Hefe und Methylenblau eingesetzt werden. Deren Zellspannung erreichte gut 0,6 Volt, die Ladekapazität lag bei rund 2,6 Amperestunden pro Liter Methylenblau-Lösung. Aber das ist nur ein Anfang: Die Jungforschenden denken darüber nach, künftig Abfallstoffe aus der Lebensmittelindustrie in einem ähnlich aufgebauten Stromspeicher einzusetzen.

Die kontrollierte Freisetzung von Stoffen aus Cyclodextrinen

Die kontrollierte Freisetzung von Stoffen aus Cyclodextrinen

Cyclodextrine sind ringförmige Moleküle, die in ihrem Inneren ein Gastmolekül einschließen können. Mit solchen Ringmolekülen lassen sich beispielsweise Medikamente im Körper transportieren. Charlotte Rösler und Caroline Eiben wollten herausfinden, welchen Einfluss Temperatur, Säure und Strahlung auf das Herauslösen eines eingeschlossenen Stoffs haben. Sie koppelten Cyclodextrin mit einem Farbstoff und untersuchten die Freisetzung des Farbstoffs mit einem Fotometer. Ihre Messreihen zeigen, dass sich das Gastmolekül bei höheren Temperaturen leichter aus dem Ring löst. Darüber hinaus widersteht Cyclodextrin der Magensäure. Da die meisten Medikamente nicht im Magen, sondern erst im Dünndarm absorbiert werden sollen, sind Cyclodextrine demnach geeignete Träger, schlussfolgern die Jungforscherinnen.

Direktreduktion von Eisenerzen mit Wasserstoff – neue Möglichkeiten durch alte Rohstoffe

Direktreduktion von Eisenerzen mit Wasserstoff – neue Möglichkeiten durch alte Rohstoffe

Will man aus Eisenerz Roheisen gewinnen, muss man den Erzmineralen den gebundenen Sauerstoff entziehen – man „reduziert“ also das Eisenoxid. Das geschieht im Hochofen zumeist mit Koks, dessen Abbrand Kohlenmonoxid erzeugt, das wiederum mit dem Sauerstoff aus dem Eisenerz zu Kohlendioxid reagiert. Da Kohlendioxid ein Treibhausgas ist, experimentierte Helena Patricia Dell alternativ mit Wasserstoff. Bei dieser Reaktion bleibt nur Wasser übrig. Die Jungforscherin wählte für ihre Laborversuche drei verschiedene Erze: einen regionalen Brauneisenstein, kanadisches Eisenerz sowie Toneisensteine aus ihrer Heimat, sogenannte Lebacher Eier. Dabei zeigte sich, dass die Reduktion mit Wasserstoff sowohl beim kanadischen Erz als auch beim inneren Teil der Lebacher Eier eine durchaus taugliche Alternative ist.

Analyse der Hydrierung von Kohlenstoffdioxid an einem Mischkatalysator

Analyse der Hydrierung von Kohlenstoffdioxid an einem Mischkatalysator

Mit der Fischer-Tropsch-Synthese können Diesel und Kerosin aus Rohstoffen hergestellt werden, die nicht auf Erdöl basieren. Die Kraftstoffe sind damit klimafreundlicher. Allerdings benötigt das Verfahren hochwirksame Metallkatalysatoren. Robin Winkelhage wollte wissen, ob mit einem selbst entwickelten, preisgünstigen Eisenkatalysator die Ausbeute der Synthese steigt. Er bestreute handelsübliche, feine Stahlwolle mit Eisenoxid-Pulver. Das Oxid kann unerwünschte Nebenprodukte der Reaktion für die Kraftstoffgewinnung nutzbar machen, so seine Hypothese. Tatsächlich konnte der Jungforscher zeigen, dass das Eisenoxid im Katalysator diese Wirkung hat. Allerdings wird es bei den hohen Temperaturen, die das Verfahren benötigt, schnell inaktiv. Das Eisenoxid müsste daher durch stabilere Metalle ersetzt werden.

Lederalternative aus Abfall

Lederalternative aus Abfall

Für Leder müssen keine Tiere sterben. Davon ist Felix Möller überzeugt. Er experimentierte mit verschiedenen Rezepturen aus Kartoffelstärke, Glyzerin und Apfelpektin, einem Abfallprodukt der Saftherstellung. Daraus entstand ein lederähnliches, festes und zugleich weiches Material. Es ist umweltschonend in der Herstellung und nach Gebrauch biologisch abbaubar. Damit sich die Oberfläche des Materials ledrig und leicht rau anfühlt, fügte er getrocknete, fein gemahlene Orangenschale hinzu. Durch eine größere Menge Glyzerin in der Rezeptur wird es stabil und flexibel. Zudem kam der Jungforscher auf die Idee, die ausgekämmte Unterwolle seines Hundes für den Trägerstoff zu nutzen. Seine Nähversuche zeigten: Die feinen Fasern verhindern, dass das Ersatzleder beim Verarbeiten reißt.

Myzo-Bio-stik: MYZel auf BIOlogisch abbaubarem PlaSTIK

Myzo-Bio-stik: MYZel auf BIOlogisch abbaubarem PlaSTIK

Pilzmyzel, das auf einem Substrat wächst, kann das Trägermaterial verfestigen. Falk Wannhof machte sich diese Eigenschaft zunutze, um einen Biokunststoff mit einerseits hoher Festigkeit, zugleich aber auch weicher Oberfläche zu entwickeln. Er experimentierte mit 19 verschiedenen biologischen Kunststoffen, auf denen er jeweils ein Myzel züchtete. Als ideal erwies sich ein Kunststoff aus Glycerin und Gelatine, der mit Kochsalz gegen unerwünschten Schimmel und Malzextrakt als Nahrung für den Pilz versetzt wurde. Der Pilz Penicillium candidum bildete daraufhin einen dichten Myzelrasen. In einem Labor ließ der Jungforscher die Zugfestigkeit seines Kunststoffs testen. Sie war ähnlich wie bei erdölbasierten Kunststoffen, weshalb sein Biokunststoff als Alternative dienen kann.

Organische Solarzelle

Organische Solarzelle

Klassische Solarzellen basieren auf anorganischen Halbleitern, speziell auf Silizium. Ihre Fertigung ist aufwendig und benötigt große Mengen an Energie und Rohstoffen. Eine Alternative können Solarzellen auf Basis organischer Verbindungen sein. Lasse Hiller und Jonathan Goffing untersuchten dahingehend verschiedene Optionen, vom Farbstoff der Brombeere (Anthocyane) bis hin zu synthetischen Farbstoffen, die sie selbst herstellten. Aus drei Farbstoffen fertigten sie unter Einsatz von beschichteten Glasplatten und weiteren Substanzen Solarzellen, deren abgegebene elektrische Energie sie unter einem Tageslichtprojektor ermittelten. Zwar blieb die Stromausbeute hinter den erwarteten Werten zurück, doch die Jungforscher konnten zeigen, mit welch einfachen Mitteln sich Solarzellen herstellen lassen.

Power2Gas – effiziente Herstellung von Wasserstoff

Power2Gas – effiziente Herstellung von Wasserstoff

In einer Elektrolysezelle kann Wasser unter Einsatz von Strom in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten werden. Felicitas Alexandra Bachmann und Tom Kunkel untersuchten, wie eine solche Zelle aufgebaut sein muss, um eine möglichst hohe Effizienz zu erzielen. Sie betrachteten die angelegte Spannung, die Art der Elektrolytlösung, deren Konzentration und Temperatur, die Elektrodenoberfläche und den Elektrodenabstand wie auch das verwendete Elektrodenmaterial. Aufgrund ihrer Messreihen empfehlen die Jungforschenden für die Erzeugung des Wasserstoffs den Einsatz einer elfprozentigen Kaliumsulfat-Lösung als Elektrolyt, und das bei einer Spannung von zehn Volt und möglichst großer Elektrodenoberfläche – damit der wertvolle Strom so bestmöglich der Wasserstoffgewinnung dienen kann.

Best Practice in der Abwassertechnologie: Phosphor-Recycling durch Elektroflotation

Best Practice in der Abwassertechnologie: Phosphor-Recycling durch Elektroflotation

Hannah Amrhein, Lena Fries und Hanna Fries fanden einen Ansatz, um den wertvollen Pflanzennährstoff Phosphor aus Abwasser zurückzugewinnen. Sie nutzten dafür die Elektroflotation, bei der winzige Flocken Phosphate binden und in einem elektrischen Feld an die Oberfläche transportieren. Im Labor gelang es den Jungforscherinnen, das Phosphat aus einer Probelösung nahezu vollständig zu binden. Anschließend lässt es sich in Phosphorsäure umwandeln, so werden für Pflanzen wieder verfügbare Phosphate erzeugt. Die Elektroflotation ist effektiver als herkömmliche Fällungsverfahren: Klärwerke gewinnen mit einer gängigen Fällung 40 bis 60 Prozent des Phosphors zurück, mit der Elektroflotation jedoch über 80 Prozent. Allerdings sind in echtem Abwasser noch weitere Stoffe enthalten, was die Flotation erschweren könnte.

C-Klasse gibt Gas – Elektrokatalyse an Kohlenstoffen

C-Klasse gibt Gas – Elektrokatalyse an Kohlenstoffen

Für die elektrochemische Gewinnung von Wasserstoff sind neue metallfreie Katalysatoren erforderlich, um so künftig eine umweltschonende Produktion zu ermöglichen. Tim Großmann widmete sich daher der Herstellung von metallfreien Elektroden auf Basis von Kohlenstoff. Das Element ist durch seine zahlreichen Modifikationen wie Grafit oder Nanoröhren sehr vielseitig. Der Jungforscher fertigte verschiedene Elektroden aus Kohlenstoff, in die er teilweise auch Fremdatome wie Sauerstoff oder Stickstoff einbaute. Anschließend untersuchte er deren Nutzbarkeit für katalytische Prozesse. Dabei zeigte sich, dass die Eigenschaften der Elektroden durch eine Funktionalisierung mittels eingebrachter Zusatzatome deutlich verbessert werden können.

Seifenblasen – ein komplexes naturwissenschaftliches Phänomen

Seifenblasen – ein komplexes naturwissenschaftliches Phänomen

Seifenblasen sind für Johanna Pohl ein Freizeitvergnügen. Sie ist fasziniert von diesen Gebilden, die aus einem hauchdünnen Film Seifenwasser um eine Luftblase bestehen. Da sich die Seifenmoleküle auf der Außen- und Innenseite des Films abstoßen, halten sie die Blase stabil. Um die beste Lauge zu finden, experimentierte die Jungforscherin mit verschiedenen Handspülmitteln und variierte die Rezeptur. Sie baute eine elektrische Seifenblasenmaschine so um, dass sie einen gleichmäßigen Luftstrom erzeugte. Dadurch wurden Größe, Gewicht und Stabilität der Blasen miteinander vergleichbar. Ihre Messreihen zeigten, dass die Blasen durch Zucker und Tapetenkleister in der Lauge eine längere Lebensdauer haben, weil die Viskosität der Lauge zunimmt. Salz dagegen macht die Haut dünner und sie zerplatzt schneller.

Ewerflow – Grünes Speichern mit CO2

Ewerflow – Grünes Speichern mit CO2

Mariella Benkenstein und Marit Kock sind überzeugt, dass sich in sogenannten Redox-Flow-Batterien Wind- und Solarstrom umweltfreundlich speichern lassen. Sie bauten eine solche Batterie, die ohne giftige Chemikalien auskommt. Stattdessen funktioniert sie nur mit gelöstem Kohlendioxid in Wasser. Allerdings muss der wässrige Elektrolyt unter ständigem Druck stehen, damit das Gas darin gelöst bleibt. Um das Druckproblem technisch in den Griff zu bekommen, entwickelten die Jungforscherinnen einen Prototyp aus mehreren Reaktionszellen, einer professionellen Verrohrung und vergrößerten Elektroden. Damit erreichten sie zwar nicht den notwendigen Druck von 12 Bar, sie konnten jedoch nacheinander mehrere Lade-Entlade-Zyklen durchführen und die Konzentration des Kohlendioxids im Elektrolyten genau regulieren.

Das kann in die Biotonne – Gewinnung des Biokunststoffs Polyhydroxyalkanoat aus Bakterien

Das kann in die Biotonne – Gewinnung des Biokunststoffs Polyhydroxyalkanoat aus Bakterien

Sind Biokunststoffe eine umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichem Plastik? Clara Sophie Buchwald, Dorothea Thomas und Bastian Preuk sind von den Vorteilen des Biokunststoffs PHA, der von Bakterien synthetisiert wird, überzeugt. Mithilfe des Bodenbakteriums Cupriavidus necator stellten sie verschiedene PHA-Varianten her und extrahierten die Biomasse mit dem Lösungsmittel Propylencarbonat. Nach Reinigung und Trocknung konnten die drei durch Infrarotspektroskopie nachweisen, dass ihr Biokunststoff eine Reinheit von über 95 Prozent hat. Die Umwelt profitiert so mehrfach: Für die Herstellung wird kein Erdöl verbraucht und das PHA ist biologisch abbaubar. Die Experimente zeigten zudem, dass Propylencarbonat giftiges Chloroform ersetzen kann, das normalerweise für die Biomassen-Extraktion genutzt wird.

Einfluss nanoskaliger Additive auf die Eigenschaften von Kunststoffkompositen

Einfluss nanoskaliger Additive auf die Eigenschaften von Kunststoffkompositen

Winzig kleine Nanopartikel können die Eigenschaften von Kunststoffen verändern und verbessern. Dafür ist es wichtig, dass sie sich gleichmäßig im Material verteilen und nicht verklumpen. Lukas Dellermann stellte aus Polyesterharz, Härter und dem Additiv Aluminiumoxid Probekörper her und analysierte deren Härte und Belastbarkeit. Er stellte fest, dass der Kunststoff mehr Druck- und Schlagbelastung aushält, wenn Partikel mit einer Größe von nur 13 Nanometern zugemischt werden. Bei größeren Partikeln mit 40 Nanometern war das nicht der Fall. Die mögliche Erklärung: Eine homogene Verteilung des Additivs im Harz ist schwierig zu erreichen. Unter dem Rasterelektronenmikroskop konnte der Jungforscher sichtbar machen, dass vor allem die größeren Partikel Miniklümpchen bilden, was deren Wirkung abschwächt.

Hohe Energieeffizienz im Mikrobereich

Hohe Energieeffizienz im Mikrobereich

Redox-Flow-Batterien sind eine Alternative zu Lithium-Ionen-Akkus, erreichen derzeit aber noch nicht deren Energiedichte. Tim Großmann konnte zeigen, dass die Effizienz von Flussbatterien durch Modifikation der Elektrodenoberfläche gesteigert werden kann. Er entwarf und konstruierte eine kleine Testbatterie. Das Grafit der Elektrode veränderte er durch elektrochemische Anlagerung von Sauerstoffgruppen. Seine Variante liefert eine um mindestens 30 Prozent höhere Zellspannung als eine Vergleichsbatterie mit unbehandeltem Grafit. Der Jungforscher vermutet, dass die angelagerten Sauerstoffgruppen die Wanderung und den Abtransport der Wassermoleküle erleichtern, die bei der Redoxreaktion entstehen. Die aktiven Zentren in der Elektrode bleiben frei – die Batterie ist besser im Fluss.

Indikator für die quantitative Analyse von Aluminium-Ionen

Indikator für die quantitative Analyse von Aluminium-Ionen

Aluminium steht im Verdacht, für Menschen gesundheitsschädlich zu sein. Anna-Yaroslava Bodnar und Alexander Csaba Baumgarten beschäftigten sich bereits länger mit der Frage, wie sich schnell und einfach der Aluminiumgehalt in Nahrungsmitteln bestimmen lässt. Sie nutzten dafür Farbstoffe, die mit Aluminium-Ionen Molekülkomplexe bilden. Als knifflig erwies sich das Mischen und Testen der Farbstoffe in einem optimalen Verhältnis, da wegen der Coronapandemie keine Laborversuche möglich waren. Die Jungforscherin und der Jungfoscher verlegten das Labor daher ins Homeoffice: Mit dem Computer errechneten sie die Spektren der verschiedenen Molekülkomplexe und Farbstoffmischungen. Auf Basis dieser Formeln, so glauben die beiden, können einfach anwendbare Teststäbchen für zu Hause entwickelt werden.

Lila Nudel süßsauer. Schnelltest auf peptidisch gebundenes Tryptophan

Lila Nudel süßsauer. Schnelltest auf peptidisch gebundenes Tryptophan

Durch einen Zufall entdeckte Tom Weigelt, dass sich Nudeln in konzentrierter Salzsäure lila verfärben. Er wollte wissen, warum das so ist und welche Struktur der Farbstoff hat. Durch Experimente mit Mehl und Hartweizengrieß fand er heraus, dass Proteine für die Farbreaktion verantwortlich sind, genauer gesagt die Aminosäure Tryptophan. Darüber hinaus sind Zuckermoleküle wie Fructose beteiligt, die von der Säure aus der Stärke freigesetzt werden. Der Jungforscher entwickelte ein einfaches Testkit, mit dem sich Tryptophan in Nahrungsmitteln und Tierfutter nachweisen lässt. Es bringt schnellere Ergebnisse als eine Analyse im Labor. Die chemische Struktur des Farbstoffs konnte der Jungforscher noch nicht aufklären. Er vermutet aber, dass sie dem Indigo ähnelt, mit dem Jeansstoff gefärbt wird.

Natur als Vorbild

Natur als Vorbild

Glyzerinsäure ist eine ölige Substanz, die in verschiedenen Pflanzen vorkommt. Florian Fox und Manuel Khazarian sind überzeugt, dass sich aus dem Naturstoff umweltfreundliche Kunststoffe herstellen lassen. Denn Glyzerinsäure ähnelt der Polymilchsäure, die bereits in Bioplastik verwendet wird. Die Jungforscher synthetisierten Glyzerinsäure im Labor und verknüpften die Substanz mit anderen organischen Säuremolekülen zu langen Polymerketten. Dabei nutzten sie einen neuen zinnhaltigen Katalysator. Die chemisch erzeugte Glyzerinsäure und die entstandenen Polymere analysierten sie anschließend fotometrisch, spektroskopisch und unter dem Mikroskop. Hier zeigte sich, dass wichtige Eigenschaften des Kunststoffs wie Festigkeit und Oberflächenstruktur sowohl von den Reaktionsbedingungen als auch dem Säurepartner bestimmt werden.

Ran an den Grill – raus aus dem Regenwald!

Ran an den Grill – raus aus dem Regenwald!

Viele Menschen lieben es, im Sommer zu grillen – aber muss man dabei Kohle aus Tropenholz nutzen? Pauline Fesser und Helena Dillmann waren überzeugt, dass ein Brennstoff aus Abfall deutlich umwelt- und klimafreundlicher wäre. Mit einem Kalorimeter bestimmten die beiden die Reaktionswärme aus der Verbrennung von Pappe, Papier, Pflaumenkernen und Laub. Sie fanden heraus, dass besonders Pflaumenkerne lange ausreichend Hitze erzeugen. Werden die Kerne mit Laub gemischt, entsteht eine leicht entzündbare Alternative zu Grillkohle. Mithilfe von Mehl oder Speisestärke lässt sich die Mischung zu handlichen Briketts pressen. Die Jungforscherinnen berechneten, dass ihr Kern-Brennstoff deutlich weniger klimaschädliches Kohlendioxid erzeugt als herkömmliche Holzkohle.

Redox-Flow-Batterie ohne Vanadium

Redox-Flow-Batterie ohne Vanadium

Tobias Reinert und Fabian Stutzke glauben fest an die Vorteile von Redox-Flow-Batterien für die Elektromobilität. Bei diesem Batterietyp wird die Energie in flüssigen Elektrolyten gespeichert, die sich in zwei separaten Tanks befinden. Beim Laden eines Elektroautos an der Tanksäule müssten so nur die Flüssigkeiten erneuert werden, ein langes Aufladen des Akkus würde jedoch entfallen. Für ihre Experimente bauten die Jungforscher eine Brennstoffzelle in eine Redox-Batterie um und koppelten sie mit Pumpen und Einwegspritzen als Tanks. Zwar war die erzeugte Spannung in ihrer Nasszelle noch nicht hoch genug. Dafür konnten die beiden zeigen, dass sich das normalerweise im Elektrolyten enthaltene giftige Vanadiumoxid durch pflanzliche Oxidationsmittel ersetzen lässt.

Umweltfreundliches Speichern durch Redox-Flow-Technologie

Umweltfreundliches Speichern durch Redox-Flow-Technologie

Auf der Suche nach einem preisgünstigen Stromspeicher mit hoher Kapazität stießen Mariella Benkenstein und Marit Kock auf die sogenannte Redox-Flow-Batterie. Sie besteht aus zwei Tanks mit flüssigen Elektrolyten, die durch eine semipermeable Membran getrennt sind. Heute werden für Redox-Flow-Batterien zumeist Vanadiumlösungen verwendet. Die Jungforscherinnen suchten eine umweltfreundliche und günstige Alternative und bauten eine Batterie, die auf gelöstem Kohlendioxid in Wasser basiert. Dieses Verfahren erwies sich grundsätzlich als nutzbar. In der Praxis war die Umsetzung aber auch deshalb schwierig, weil der Elektrolyt unter ständigem Druck stehen muss. Nur dann bleibt das Kohlendioxid gelöst. Dennoch könnten die Untersuchungen den Weg zu einer neuartigen „grünen“ Batterie weisen.

Untersuchung organischer Anodensubstanzen zur Verwendung in Redox-Flow-Systemen

Untersuchung organischer Anodensubstanzen zur Verwendung in Redox-Flow-Systemen

Ein Vorteil von Redox-Flow-Batterien ist, dass ihre flüssigen Elektrolyte mithilfe unterschiedlicher Substanzen Strom erzeugen und speichern können. Steffen Benkhoff wollte wissen, ob organische Stoffe wie Chlorogensäure oder Gallussäure für die Anode in Redox-Flow-Batterien geeignet sind. Seine Messungen mit einer selbst gebauten galvanischen Zelle zeigten, dass Chlorogensäure eine mögliche Alternative zu dem sonst verwendeten giftigen Vanadium in den Elektrolyten sein könnte. Der natürliche Pflanzeninhaltsstoff, der beispielsweise in Kaffeebohnen vorkommt, liefert bei geringen Konzentrationen eine hohe Spannung und Stromstärke. Ob er sich auch für einen kommerziellen Einsatz in Redox-Flow-Batterien eignet, will der Jungforscher noch untersuchen.

Wissenschaftliche Webprogrammierung zur Analyse und Visualisierung von Molekülstrukturen

Wissenschaftliche Webprogrammierung zur Analyse und Visualisierung von Molekülstrukturen

Damit Proteine ihre Funktionen im Körper erfüllen können, ist ihre dreidimensionale Struktur entscheidend. Nikola Ristic widmete sich hier zwei wichtigen Aspekten: zum einen den Wassermolekülen, die oft im Innern großer Moleküle versteckt liegen und chemische Reaktionen beeinflussen, sowie zum anderen der Packungsdichte, die ein Indiz für die Stabilität von Proteinen ist. Der Jungforscher arbeitete insbesondere mit dem Computerprogramm Voronoia. Damit kann die Dichte von Molekülen und deren Hohlräume berechnet werden. Er optimierte das Programm und analysierte damit rund 160 000 Proteine und RNA-Moleküle, deren Daten er in einer eigenen Datenbank abspeicherte. Mit seinem Webtool ist es künftig möglich, die innere Struktur und die Dichte von Molekülen innerhalb kurzer Zeit sichtbar zu machen.

Züns-Ex – die biochemische Waffe gegen den Buchsbaumzünsler

Züns-Ex – die biochemische Waffe gegen den Buchsbaumzünsler

Bei einer Wanderung im Schwarzwald fiel Helen Hauck auf, dass viele Pflanzen stark von Insekten befallen waren – mit Ausnahme des Indischen Springkrauts. Die Pflanze produziert offensichtlich Substanzen, die Schädlinge abwehren. Die Jungforscherin extrahierte die Inhaltsstoffe der Blätter des Springkrauts mit verschiedenen Lösungsmitteln und untersuchte in Fressversuchen, welcher der Extrakte Buchsbaumzünsler und Mehlwürmer am stärksten abschreckt. Um den Abwehrstoff zu identifizieren, analysierte sie den wirksamsten Extrakt mit Chromatografie und Massenspektroskopie. Sie entdeckte die Substanz 2M-NQ, einen Abkömmling des Naphthalins. 2M-NQ könnte demzufolge als Basis für ein neues Spritzmittel dienen, das künftig wertvolle Buchsbaumhecken vor dem weitverbreiteten Zünsler schützt.

Die Chemie bietet viele Forschungsmöglichkeiten

Es können organische und anorganische Reaktionen untersucht oder das Augenmerk auf die analytische oder physikalische Chemie gerichtet werden – mit einfachen Tests zu Hause, in der Natur oder aufwendigeren Versuchen in Labor oder Schule.

Disziplinen im Fachgebiet Chemie sind vor allem

  • Anorganische Chemie
  • Organische Chemie
  • Analytische Chemie
  • Physikalische Chemie
  • Theoretische Chemie
  • Technische Chemie

Folgende Themen gehören bei Jugend forscht in das Fachgebiet Chemie, sofern der Schwerpunkt der Forschungsarbeit in der Chemie liegt:

  • Biochemie

Welche Projekte passen nicht ins Fachgebiet Chemie?

Vom Wettbewerb grundsätzlich ausgeschlossen sind Projekte, die Teilnehmende oder Dritte gefährden. Dazu zählen Experimente mit Sprengstoff, Drogen oder radioaktiven Stoffen. Für alle Jungforschenden muss es selbstverständlich sein, bei Experimenten Schutzbrille und Kittel zu tragen sowie die vorgeschriebenen Sicherheitsvorkehrungen zu treffen. Nähere Informationen dazu stehen im Merkblatt „Sicherheitsvorschriften“.

Weiterführende Informationen

Weiterführende Links


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