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Prof. Dr. Gerd Litfin, Göttingen
am 18. November 2008

Rede des Präsidenten anlässlich des 1. NMN-Symposiums in der Stadthalle Braunschweig

Sehr geehrter Herr Roth,
sehr geehrter Herr Breitbach,
meine sehr geehrten Damen und Herren,

es ist mir eine große Freude und ein besonderes Anliegen, auf dem heutigen ersten NMN-Symposium zu sprechen. Nanotechnologie und Materialinnovationen sind Schlüsseltechnologien mit entscheidender Hebelwirkung. Viele Experten sind der Ansicht, dass die Nanotechnologie unser Leben in wesentlichem Umfang verändern wird. Wir haben gerade erst eine völlig neue und unglaublich faszinierende Welt betreten, nämlich eine Welt in der wir Materie auf der Nanometerskala strukturierten können. Die entstehenden Systeme sind Träger völlig neuer Eigenschaften, was zu der außergewöhnlichen und dynamischen Entwicklung von nanotechnologischen Verfahren mit den daraus entstehenden Materialinnovationen führt.

Indem die Grundlagenforschung immer kleinere Strukturen durch Selbstorganisation oder Strukturierung herstellt, treibt sie zum Beispiel die Miniaturisierung von elektronischen Speicher- und Logikbausteinen weiter voran. Hand in Hand geht damit die Präparation immer reinerer Materialien und die Kombination unterschiedlicher elektronischer und optischer Werkstoffe wie Halbleiter, Supraleiter oder magnetischer Materialien zu Hybridsystemen mit neuen Eigenschaften. Daraus können sich sowohl neue physikalische Phänomene als auch technologisch relevante und innovative Anwendungen etwa bei Ressourceneffizienz oder in der Medizin- oder Anlagetechnik ergeben, die Emissionen vermeiden und Perspektiven nachhaltigen Wirtschaftens eröffnen.

Insbesondere in dem so zentralen Bereich „Energieversorgung und Klimaschutz“ können Nanoforschung und Materialinnovation bedeutende Beiträge leisten. Dies ist dringender denn je, denn der Klimaschutz kommt in Deutschland nur sehr langsam voran. Dazu hat die DPG-Studie „Energieversorgung und Klimaschutz“ Fakten geliefert. In dieser Studie haben wir gezeigt, dass Deutschland von 1990 bis 2004 seine Treibhausgasemissionen nur um rund 19 % zum Vergleichsniveau im Jahr 1990 senken konnte. Damit wurde das erklärte deutsche Ziel von 25 % deutlich verpasst.

Der durch industrielle Tätigkeiten des Menschen hervorgerufene Klimawandel legt die Frage nahe, wie sich Energieversorgung und die Auswirkungen für das Klima in Einklang bringen lassen. Die große Brisanz liegt in der regionalen und ökologischen Ausformung des Klimawandels. Trotz aller Maßnahmen wird der Klimawandel in mehr oder weniger großem Ausmaß unabwendbar sein. Gegenmaßnahmen müssen dringend entwickelt werden. Lösungen sind keineswegs einfach. So ist die Zukunft der Kohle unter dem Regime des Klimaschutzes eng mit der Frage verbunden, ob es gelingt, in Kraftwerken das CO2 abzuspalten und unschädlich einzulagern. Der Bau von solarthermischen Kraftwerken und Windenergieanlagen sind wichtige Schritte. Die Kernfusion könnte ab Mitte des Jahrhunderts als neue Energiequelle hinzutreten, welche umweltfreundlich und inhärent sicher funktioniert. Der große Energiebedarf für die Heizung von Häusern lässt sich aber schon heute mit neu gebauten Passivhäusern um den Faktor 10 vermindern. Materialinnovationen leisten hier einen großen Beitrag zur Steigerung der Energieeffizienz. Wasserstoff als Energieträger kommt im großen Maßstab nur dann in Frage, wenn grundlegende physikalische Probleme gelöst worden sind, die einer technisch und wirtschaftlich plausiblen Speichertechnik derzeit im Wege stehen.

Ressourceneffizienz ist also gefragter denn je. Hier können Nano- und Materialinnovationen einen wichtigen Beitrag leisten und eine neue Weichenstellung in der Klimapolitik bedeuten. Einige Experten gehen davon aus, dass die fortgesetzte Miniaturisierung in der Herstellung von Produkten per se eine Ressourcenschonung mit sich bringt, weil diese mit geringerem Materialverbrauch dieselbe Funktion erfüllen wie herkömmliche Erzeugnisse. Zudem ist davon auszugehen, dass künftige Produktionsanlagen, die auf Nanotechnik basieren, ebenfalls mit weniger Energieeinsatz auskommen. Nanotechnologien haben weiterhin das Potenzial, Güterproduktionen mit weniger Materialaufwand und geringerem Abfallaufkommen zu ermöglichen mit dem Ergebnis einer niedrigeren CO2-Emission.

Darüber hinaus können Nano- und Materialinnovationen Deutschland helfen, den Schritt von der ressourcenbasierten in die wissensbasierte Gesellschaft zu vollziehen. Hier liegt unsere Zukunft. Deutschland ist in diesem Wissenschaftszweig die Nummer eins in Europa. Im Ende 2006 ausgelaufen 6. EU-Rahmenforschungsprogramm waren die industriellen Technologien in der Thematischen Priorität 3: „Nanowissenschaften, wissensbasierte multifunktionale Werkstoffe und neue Produktionsverfahren“ angesiedelt, die mit einem Gesamtbudget von 1,45 Milliarden Euro ausgestattet war. Mit einem Anteil von 21 % am Gesamtförderbudget lag Deutschland im europäischen Vergleich hier an der Spitze. Erfreulich ist, dass 40 % der erfolgreichen Antragsteller aus der Industrie stammen und die wirtschaftliche Umsetzung der Ergebnisse sicherstellen. Wir müssen dieses hervorragende Resultat dringend nutzen, um auch im 7. EU-Forschungsrahmenprogramm erfolgreich zu sein.

Gleichzeitig ist auch die nationale Hightech-Strategie der Bundesregierung sehr zu begrüßen. Nur so haben wir eine Chance, weiterhin international mithalten zu können. Studien zeigen nämlich, dass Deutschlands generelle Innovationsfähigkeit, gemessen an den gesellschaftlichen und ökonomischen Rahmenbedingungen, international nur im Mittelfeld liegt. Deutschland muss bei Nano- und Materialinnovationen deshalb aufs Tempo drücken.
Lassen Sie mich dazu nur vier Beispiele für erfolgreiche Forschungsbereiche nennen:

Während die Reserven an Öl, Gas und Kohle in absehbarer Zeit erschöpft sein werden, entwickelt sich die Photovoltaik von einer Nischenanwendung zu einer weltweit akzeptierten Alternative zur Energieerzeugung und übernimmt zunehmend Teile der Stromversorgung. In Deutschland hat sich die Produktion von Solarzellenfabriken in den letzten Jahren versechsfacht. Strom aus Solarzellen erspart der Atmosphäre im Vergleich zum Normalstrom fast 90 % der schädlichen Emissionen. Große Hoffungen können wir derzeit auf „Dünnschicht-Solarzellen“ und auf „organische Solarzellen“ setzen. Am besten schneiden in einer Untersuchung des Brookhaven National Laboratory der US-Regierung Dünnschicht-Solarzellen aus Cadmium-Tellurid ab. Über die Produktion und die auf 30 Jahre veranschlagte Lebensdauer gerechnet verursachen die Module beispielsweise 90 bis 300 Mal weniger giftiges Cadmium pro Kilowattstunde als ein Kohlekraftwerk mit optimal funktionierenden Filtern. Generell haben Dünnschichtzellen trotz ihrer geringeren Stromausbeute eine bessere Bilanz als herkömmliche Silizium-Module, da sie weniger Energie bei der Herstellung benötigten.

Ein ebenfalls wichtiges Gebiet sind organische lichtemittierende Dioden (OLED), die neue Perspektiven eröffnen. Sie sind robust und verbrauchen wenig Strom. Wegen ihres geringen Stromverbrauchs können sie einen wichtigen Beitrag leisten, Energie zu sparen und den Ausstoß an klimaschädlichem CO2 zu senken. Für Arbeiten auf diesem innovativen Gebiet wurde deshalb auch im Jahr 2007 der Preis des Bundespräsidenten für Technik und Innovation an ein Team aus Regensburg und Jena um ihren Sprecher Klaus Streubel verliehen. Mithilfe der Dünnfilmtechnologie sowie spezieller Gehäuse und Optiken lässt sich die Lichtausbeute der kostengünstigen und energiesparenden Leuchtdioden erheblich verbessern. Dadurch können LED-Module zum Beispiel in Fernsehbildschirmen, Straßenlaternen, Projektoren und Autoscheinwerfern herkömmliche Technologien ersetzen.

Die Steigerung der Speicherkapazitäten und die dafür notwendige Entwicklung neuartiger Materialien sind eine ständige zentrale Herausforderung in unserem Informationszeitalter. Wo gestern noch „Giga“ existierte, steht heute bereits „Tera“. In Zukunft wird aber nur noch „Peta“ für wirkliche Rechnerhöchstleistung stehen. So will auch die Europäische Kommission ab 2009 eine permanente europäische Supercomputing-Infrastruktur mit bis zu vier Zentren mit Petaflop-Leistung einrichten. Aus diesem Grund stößt im Bereich der Speichermedien die technische Miniaturisierung in den Nanokosmos vor. Benötigt werden Materialien, deren Eigenschaften sich durch Kombination verschiedener Komponenten genau auf den Anwendungszweck einstellen lassen. Ein Beispiel ist etwa Nano Carbon. In diese mikroskopisch kleinen Kohlenstoffgebilde können große Hoffnungen gesetzt werden, da „nano-carbons“ neuartige Computerschaltkreise und Werkstoffe ermöglichen. Die durch Materialinnovation vergrößerte Rechenleistung ermöglicht die Erhebung genauerer Fakten als bisher, um komplexe Probleme, zu lösen. Hier könnten die neuen Speichermedien beitragen, die Folgen des Klimawandels zu analysieren und Vorhersagen zur Veränderung des Wasserspiegels in den Meeren, zur Luftverschmutzung oder zum Ozonloch durchzuführen.

Eine Vielzahl von Entwicklungsbemühungen und Konzeptvorschlägen zur Nutzbarmachung von Nanotechnologien und Materialinnovation im Automobil betrifft auch den Bereich Energieversorgung und Antrieb in Kraftfahrzeugen. Die Überlegungen reichen hier von nanotechnologisch optimierten Batterien oder Kondensatoren, über neue Materialien zur Verringerung des Abriebs und des Rollwiderstandes bei Nutzfahrzeugreifen bis zu optimierten Schmiermitteln. Schon heute sind in Elektro- und Hybridfahrzeugen sowie in kleineren Yachten Lithium-Ionen-Batterien im Einsatz, deren Effizienz kontinuierlich gesteigert wird. Es ist nicht auszuschließen, dass künftig mittels modernster Lithium-Ionen-Akkus so viel Elektrizität in einem leichten Fahrzeug gespeichert werden kann, dass sie einer Füllung von 40 Litern Benzin entspricht.

Diese Beispiele mögen genügen, um die Relevanz dieser Forschungsbereiche für die Ressourceneffizienz aufzuzeigen. Doch darf dieses Wissen nicht auf Expertengremien begrenzt bleiben. Wichtig ist es im Gegenteil, die Chancen und Risiken der Nanotechnologie in der Öffentlichkeit zu vermitteln. Die Gesellschaft muss im Bereich der Nanowissenschaften und Nanotechnologie auf dem Weg mitgenommen werden, um Ängste vor neuen Technologien im Vorfeld abzubauen. Sonst ist die Gefahr groß, dass Innovationen und neue Technologien aus Unkenntnis abgelehnt werden. Der verantwortliche und transparente Umgang mit diesem innovativen Forschungsgebiet ist deshalb essentiell. Dazu ist insbesondere der Dialog mit Politikern, Forschern, Unternehmen, Ethik-Ausschüssen sowie Organisationen der Zivilgesellschaft von zentraler Bedeutung. Aus diesem Grund freut es mich natürlich sehr, dass mit der heutigen Veranstaltung ein wichtiger Beitrag geleistet wird, den Wissens- und Technologietransfer zu fördern und darüber zu informieren.

Neben der Übernahme von Verantwortung und dem Dialog müssen wir aber auch Sorge tragen, dass wir auch in Zukunft über naturwissenschaftlichen Nachwuchs verfügen. Damit möchte ich auf die Rolle der Naturwissenschaften zu sprechen kommen. Naturwissenschaften bilden eine zentrale Grundlage für neue Entdeckungen und Innovationen für unsere Gesellschaft. Deshalb müssen wir ihnen eine zentrale Rolle in unserer Gesellschaft beimessen und Begeisterung für sie wecken. Diesem Anliegen widmet sich die Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG), deren Tradition bis in das Jahr 1845 zurückreicht und die damit die älteste und mit mehr als 55.000 Mitgliedern auch die größte physikalische Gesellschaft weltweit ist. Studien und Erhebungen belegen leider, dass uns schon in einigen Jahren der naturwissenschaftliche Nachwuchs ausgehen könnte.

Mit jeder Stelle, für die eine Physikerin oder ein Physiker gebraucht und die aus Mangel an Fachkräften nicht besetzt wird, sind zahlreiche Facharbeiterstellen verbunden, die dann ebenfalls nicht besetzt werden können. Bereits heute verliert die Deutsche Wirtschaft durch unbesetzte Stellen im naturwissenschaftlichen und Ingenieur-Bereich pro Jahr mehrere Milliarden Euro, wie das Kölner Institut der deutschen Wirtschaft im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie in einer Studie aus dem Jahr 2007 festgestellt hat. Wir müssen uns deshalb mit größtem Engagement dafür einsetzen, Begeisterung für die Naturwissenschaften gerade bei jungen Menschen zu wecken. Das Gute dabei ist, dass Naturwissenschaften spannend und Physikerinnen und Physiker auf dem Arbeitsmarkt zugleich heiß begehrt sind.

Um bereits Schülerinnen und Schüler für die Naturwissenschaften zu begeistern, setzt die DPG schon seit vielen Jahren auf verschiedene Programme. Dazu zählen insbesondere:

  • Die „Highlights der Physik“: Hierbei handelt es sich um ein jährlich stattfindendes einwöchiges Wissenschaftsfestival in Kooperation mit dem BMBF, das mit regelmäßig über 20.000 Besuchern das größte Physikfestival Deutschlands ist. Fester Bestandteil der Highlights ist der bundesweite Schülerwettbewerb „exciting physics“. Hier können Schülerinnen und Schüler der Jahrgangsstufen 5 bis 13 ihre technischen Konstruktionen „Marke Eigenbau“ einem großen Publikum aus Fachwelt und Öffentlichkeit präsentieren.
  • Die Förderung von Lehrerfortbildungen und Schulprojekten.
  • Preise für die besten AbiturientInnen im Fach Physik.
  • Das Laborbesichtigungsprogramm der DPG „Ein Tag vor Ort“ durch das angehende Physikerinnen und Physiker sich in mehr als 30 Unternehmen und Forschungseinrichtungen ein Bild von ihrem späteren Beruf machen können.
  • Förderung der internationalen Physikwettbewerbe Physik-Olympiade und International Young Physicists´ Tournament.
  • Sonderpreise bei dem deutschlandweiten Wettbewerb „Jugend forscht.

Ganz besonders liegt der DPG auch die Förderung des weiblichen wissenschaftlichen Nachwuchses am Herzen. Am 17. Juni 2008 habe ich deshalb in meiner Funktion als DPG-Präsident den nationalen Pakt zur Förderung des weiblichen Nachwuchses bzw. von Frauen in den Naturwissenschaften unterzeichnet. Dieser Pakt wurde auf Initiative von Bundesbildungsministerin Schavan gestartet. Ziel ist es, den Anteil an Studienanfängerinnen in den naturwissenschaftlich-technischen Fächern innerhalb von drei Jahren um durchschnittlich fünf Prozentpunkte zu steigern. Bei Neueinstellungen im MINT-Bereich sollen Frauen mindestens entsprechend ihres Anteils an den Absolventen berücksichtigt und ihr Anteil an Führungspositionen deutlich erhöht werden. In den Pakt bringt sich die DPG konkret mit den „Lise Meitner Lectures“ ein. Im Rahmen dieses Programms zur Förderung des weiblichen Nachwuchses sollen Schülerinnen und jungen Frauen so genannte „Role Models“, also weibliche Vorbilder, aus der Physik vorgestellt werden. Dazu sind in Zusammenarbeit mit der Österreichischen Physikalischen Gesellschaft in den nächsten Jahren neben öffentlichen und allgemein verständlichen Vorträgen Treffen mit Schülerinnen und Schülern, Diskussionen mit jungen Frauen, Studierenden und Nachwuchsforschern sowie eine Ausstellung zum Thema Role Models vorgesehen.

Besonders möchte ich auch die Rolle der Lehrerinnen und Lehrer hervorheben. Der Schulunterricht auf dem Gebiet der Naturwissenschaften prägt und motiviert die jungen Menschen für ihr Leben und entscheidet damit, ob sie möglicherweise ein naturwissenschaftliches oder technisches Studium aufnehmen. Wir brauchen noch mehr engagierte Lehrkräfte in den Naturwissenschaften, die es verstehen, Jugend für die Physik zu begeistern. Deshalb organisiert die DPG Fortbildungen für Physiklehrerinnen und -lehrer. In einem durch die Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung geförderten Lehrerfortbildungsprojekt sollen in den nächsten drei Jahren rund 20.000 Lehrerinnen und Lehrer fortgebildet werden. Und: Naturwissenschaftliche Bildung muss bereits in Kindergärten und in Grundschulen gefördert und gestärkt werden. Denn Fakt ist: Physik und naturwissenschaftliche Bildung gehören zu den Schlüsselfaktoren für ein erfolgreiches Bestehen im Wettbewerb der Hochtechnologieländer. Nur dann kann Deutschland in den zukunftsweisenden Technologien auch in Zukunft eine international führende Rolle einnehmen.

Damit möchte ich schließen. Ich wünsche uns allen eine spannende Veranstaltung, viele neue Erkenntnisse und interessante Gespräche. Vielen Dank.

 
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