Kuscheln gegen den Widerstand

28. März 2006, 18:24
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Gerhard Kahl entschlüsselt Eigenschaften weicher Materie

Was haben Milch, Körperlotion, Mayonnaise, Tinte, Proteine und Schmiermittel gemeinsam? Sie gehören zur so genannten weichen Materie, ein Umstand, der angesichts ihrer Konsistenz selbst Laien nicht sonderlich verwundert. Viele Eigenschaften dieser weichen Materie sind allerdings weitaus überraschender als angenommen - der Physiker Gerhard Kahl spürt diesen Eigenschaften nach.

Intuitiv sollte man eigentlich meinen, dass zum Beispiel in einer Flüssigkeit verschiedene Teilchen nur dann zusammenklumpen, wenn sie sich gegenseitig anziehen. Mit seinen Studenten am Institut für Theoretische Physik der Technischen Universität Wien wies der 1957 geborene Gerhard Kahl jedoch nach, dass auch Teilchen, die einander abstoßen, Cluster bilden können.

Dieses eigenartige Kuscheln gegen den Widerstand trifft in so genannten kolloidalen Dispersionen zu, in denen verhältnismäßig große Teilchen - wie auch Polymere - in Lösungsmitteln aus deutlich kleineren Teilchen schwimmen.

Selsames Verhalten unter Druck

Die Voraussetzungen für das widersprüchliche Verhalten wurden von den Wissenschaftern rund um Kahl nicht nur vorhergesagt, sondern mit gefinkelter statistischer Mechanik auch bestätigt und vor Kurzem schließlich unter großer Beachtung in den international angesehenen Physical Review Letters publiziert. Damit aber noch nicht genug: Setzt man die Teilchen unter Druck, ordnen sich die Cluster in Kristallen an, die aber selbst bei weiterer Kompression ihre Gitterabstände nicht verringern. In so genannter harter Materie, also in Festkörpern, wäre ein solches Verhalten nach bisherigem Wissensstand unmöglich.

Doch wie kam dieser Mann an diesen Punkt? Sein Karriereweg wurde bereits in seiner Kindheit und Jugend geebnet: Kahls Vater war Chemiker und förderte Gerhards naturwissenschaftliches Interesse und Experimentierfreude im Labor. So erfolgreich, dass dieser in Theoretischer Physik gleich "sub auspiciis praesidentis" promovierte. Es folgte Frankreich. Paris, das für den Wiener nicht nur Stadt der Liebe, sondern auch Stadt der Physik ist.

An der dortigen Université Pierre et Marie Curie fand er wissenschaftliche Vielfalt, intensiven Gedankenaustausch und musste sich "in einem kompetitiven Umfeld etablieren und Kontakte knüpfen", wie er erzählt. Wien zieht er als Wohnort dennoch vor. Das dortige Center for Computational Material Science (CMS) ist nun seine "wissenschaftliche Heimat".

International anerkannte Arbeit

Neun Arbeitsgruppen aus den computerunterstützten Materialwissenschaften im Raum Wien leisten dort international anerkannte Arbeit - weit gehend unbemerkt jedoch von der österreichischen Öffentlichkeit. Finanzierung für die Forschungsprojekte am CMS kommt vom österreichischen Wissenschaftsfonds: "Der FWF war und ist für mich eine überlebensnotwendige Institution: Dissertation, Paris, Wien, meine Mitarbeiter, das letzte Projekt - ich wäre ohne ihn nicht dort, wo ich heute bin", gesteht Gerhard Kahl.

Die "schier grenzenlose Freiheit beim Basteln - also Synthetisieren - weicher Materie" fasziniert den frankophilen Physiker. Sie ist "eine ideale Spielwiese für experimentelle Grundlagenforscher, die auch Theoretikern leicht zugänglich ist". Die Zusammenarbeit mit jungen Forschern - übrigens mehr weiblichen als männlichen - liegt Kahl besonders am Herzen. Weiche Materie bestimmt seinen und unseren Alltag. In der Freizeit sucht der mit einer Theologin liierte Physiker "Ruhe und Ausgleich". Die findet er mit Familie und Freunden, mit Bruckner, im Kino, beim Fotografieren, Spazierengehen und auch beim Reisen. (DER STANDARD, Print-Ausgabe, 22.3.2006)

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