Am 02.12.2023 fand nach Corona-bedingter Pause erstmals seit 2019 wieder ein alljährlicher Workshop für das Pascal Technikum Grevenbroich e.V. (PasTeG) in Präsenz statt, eine Kooperation, die vor einigen Jahren von dem mittlerweile emeritierten Prof. Dr. Arno Förster (INB/FB10) initiiert wurde. Ziel der Kooperation ist es, die Begeisterung für Technik bei den Schülerinnen und Schülern zu fördern und Einblicke in die Arbeitsweise von Ingenieur:innen und Naturwissenschaftler:innen zu ermöglichen. Thema des diesjährigen Workshops war die „(Bio-)Sensorik und Nanotechnologie“.
Eine Gruppe von 15- bis 17-jährigen Oberstufenschüler:innen von verschiedenen Gymnasien aus dem Raum Grevenbroich war am 1. Adventsamstag an das Institut für Nano- und Biotechnologien (INB) gekommen, um einen spannenden Einblick in die Sensorherstellung und Biosensorik, und somit in eine Teildisziplin der Medizintechnik zu erhalten. Die Teilnehmer:innen wurden anhand einer kurzen Einführung zum INB durch Frau Dr. Elke Börmann-El Kholy zunächst auf den Workshop eingestimmt.
Wo und mit welchen Verfahren werden die Halbleiterchips hergestellt, die häufig die Basis eines Chemo- oder Biosensors darstellen? Wie sehen diese Mikro- und Nanostrukturen unter dem Rasterelektronenmikroskop (REM) aus? Und wie funktioniert überhaupt ein Biosensor? Dies waren einige der Fragen, mit denen sich die Teilnehmer:innen des Workshops in den Laboren für Chemo-und Biosensorik des Instituts für Nano- und Biotechnologien (INB), unter der Leitung von Prof. Dr. Michael Schöning, an diesem Morgen praktisch auseinandersetzten.
Ausgerüstet mit „cooler“ Schutzkleidung erhielten die Schüler:innen von Dipl.-Ing. Heiko Iken zunächst eine Führung durch den institutseigenen Reinraum, um einen Eindruck von den
Dimensionen solcher Mikrostrukturen zu bekommen und um mehr über die Prozessschritte der Fotolithographie zu erfahren, mit denen Sensorchips im Reinraum prozessiert werden. Dabei durften sie auch praktisch ausprobieren, wie einzelne Prozessschritte funktionieren.
Je nach Aufgabenstellung und Zielsetzung der Sensorplattform kommen weitere Methoden zur Herstellung der Elektrodenstrukturen zum Einsatz, wie z.B. die Dickschichttechnologie. Kevin Janus, M.Sc., Doktorand am INB, erklärte den Teilnehmer:innen, dass dieses Screen-Printing vergleichbar ist mit dem T-Shirt-Druck, den die allermeisten aus dem Alltag kennen. Natürlich werden für den „Druck“ von Sensorstrukturen andere Materialien (Papier, Plastik, Fibroin, Silikon, etc.) und leitfähige Pasten (z.B. auf Silber- oder Kohlenstoffbasis) verwendet.
Einen detaillierten Blick auf diese Mikro- und Nanostrukturen erhielten die Workshop-Teilnehmer:innen dann unter Anleitung von Tobias Karschuck, M. Sc., ebenfalls Doktorand am INB, mit Hilfe des institutseigenen Rasterelektronenmikroskops (REM): hier konnten sie einen Blick auf die Nanostrukturen in „groß“ werfen und einen Eindruck von deren unterschiedlichen Facetten und Ausbildungsformen bekommen.
Anschließend testeten die Schüler:innen verschiedene im Alltag etablierte Sensoren. Als „Biosensor in Aktion“ lernten sie den Glukosesensor kennen, der in der Medizin zum Monitoring der Glukosekonzentration im Blut von Diabetes-Patienten eingesetzt wird. Dipl.-Ing. Stefan Beging, M.Sc. erklärte ihnen das Funktionsprinzip bevor sie damit den Zuckergehalt verschiedener zuckerhaltiger Proben bestimmten.
Alles in allem ein sehr spannender Einblick in die vielschichtige Welt der Biosensorik und Nanotechnologie, und ein sehr kurzweiliger Vormittag in den Laboratorien des INB, darüber waren sich alle Teilnehmer:innen am Ende des „PasTeG-Workshops“ einig.