klick! für die 10.-13. Klassenstufe

Freie Wahl aus drei Teilgebieten

Im Programm klick! wählen die Schülerinnen und Schülern frei drei Teilgebieten einen Bereich aus. An ihrem Tag im Labor bearbeiten sie diesen dann vornehmlich. Folgende Experimente sind den jeweilgen Bereichen zugeordnet:

1. Nano-Grundlagen

  • Schichtdicke einer Seifenblase
  • Herstellung von Goldnanopartikeln
  • Photokatalyse durch Zinkoxidnanopartikeln
  • Herstellung von Zinkoxidnanopartikeln

2. Methoden und Verfahren

  • Interferenz an Seifenblasen
  • Rasterkraftmikroskopie (AFM)
  • Rastertunnelmikroskopie (STM)
  • Kontaktwinkelmessung
  • Generierung von modifizierten Oberflächen

3. Schalter

  • Alltagsschalter
  • Ampelthermochrom: Schalten mit Wärme
  • Spriropyran: Schalten mit Licht
  • Farbe auf Knopfdruck: Schalten mit Strom

Folgende Leitfragen begleiten die Schülerinnen und Schüler dabei:

  • Was bedeutet Nano-Wissenschaft, wie lassen sich die besonderen Eigenschaften der Nano-Welt erklären? Welche Chancen und Risiken gibt es? (Stationen zur Nanotechnologie)
  • Mit welchen Methoden und Verfahren lassen sich Nanostrukturen und Funktionen untersuchen? Wie können Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler z.B. Oberflächen modifizieren? (Stationen zu Methoden und Verfahren)
  • Welche Prinzipien des chemischen und physikalischen Schaltens von Materie werden zur Konstruktion von (Nano)Schaltern ausgenutzt? Welche Alltagsprodukte gibt es in diesem Bereich bereits? (Stationen zu chemischen Schaltern)

Beispiel aus Themenbereich 1: Schichtdicke einer Seifenblase

Den Begriff „Nano“ erabreiten und definieren doie Schülerinnen und Schüler unter Anderem über eine Schichtdicken- und Interferenzmessung an einer Seifenblase. Konkret bedeutet dies eine Vermessung der Seifenblase hinsichtlich ihres Durchmesser und ihres Gewichtes. Zusammen mit den Daten zur Dichte der verwendeten Seifenblasenflüssigkeit kann die Ermittlung der Seifenblasenschichtdicke erfolgen. In einem zweiten Versuch untersuchen die Jugendlichen das schillernde Farbenspiel (Interferenz) an dünnen Schichten. Dieses kann nicht nur bei Seifenblasen, sondern auch auf vielfältige Weise im Tierreich beobachtet werden. Beispiele sind das Gefieder eines Kolibris, die Flügel eines Schmetterlings und die Schalenoberfläche der Meeresschnecke Haliotis.

Im klick! geht es um Nanowissenschaften
Im klick! erfahren Schulklassen alles rund ums Thema nano

Beispiel aus Themenbereich 2: Rasterkraftmiroskopie

Im Angebot klick! dreht sich alles um Nanowissenschaften
Im Angebot klick! dreht sich alles um Nanowissenschaften

In diesem Versuch können die Schulklassen die Mikro- und Nanostrukturierung von Oberflächen mittels eines Rasterkraftmikroskops („Schüler-AFM“) untersuchen. Diese Oberflächen können ebenfalls hinsichtlich ihrer Rauheit charakterisiert werden.

Es folgt die Ermittlung von Zusammenhängen beispielsweise zwischen Beschaffenheit und Benetzungsvermögen (Lotus-Effekt). Außerdem kann die Dicke eines Haares bestimmt oder ein Computerchip vermessen werden. Auch mitgebrachte Messproben können die Schülerinnen und Schüler bis auf Nanoebene charakterisieren.

Darüber hinaus steht im klick!:labor ein Rastertunnelmikroskop (STM) zur Verfügung. Dieses ermöglicht Darstellungen bis auf molekulare Ebene.

Beispiel aus Themenbereich 3: Chemische Schalter

Molekulare Schalter reagieren auf externe Reize wie Licht oder Temperaturveränderung mit einer optischen Änderung beispielsweise ihres Erscheinungsbildes. In diesem Themenbereich ergründen wir gemeinsam, welche Mechanismen einer Farbänderung zu Grunde liegen. Im Alltag nutzen wir diverse Schaltprodukte ganz selbstverständlich. Dazu gehören elektrochrome, abdunkelbare Rückspiegel in Autos, thermochrome Babylöffel oder Badeenten sowie photochrome Brillen. Selten hinterfragen die Nutzerinnen und Nutzer aber die damit verbundenen chemischen Zusammenhänge.

Bei mehrtägigen Besuchen im Angebot klick! oder bei einer fokussierten Themenauswahl auf molekulare Schalter kann die eigene Synthese einer „Schalterverbindung“ im Vordergrund des Laborbesuches stehen.

Im Angbebot klick! beschäftigen sich Schulklassen mit Schaltern
Im Angebot klick! beschäftigen sich Schülerinnen und Schüler mit Nanowissenschaften