Start-up-Porträt 25.03.2011, 19:52 Uhr

Nanofluoride machen hart und spiegelfrei

Die Berliner Nanofluor GmbH hat ein Verfahren entwickelt, um Nanopartikel auf Basis von Metall-Fluor-Verbindungen zu erzeugen. Kunden aus verschiedenen Branchen stehen bei Gründer Prof. Erhard Kemnitz Schlange. Denn seine Nanofluoride versprechen komplett entspiegelte Gläser, hochfeste transparente Keramiken und neue Wege der Zahnpflege.

Erhard Kemnitz hatte wenig Lust zu gründen. Seine Professur am Institut für Chemie der Berliner Humboldt-Universität füllte ihn voll aus. Ein Forscherleben hat der 59-jährige Fluoriden gewidmet und zahllose Studenten ausgebildet. „Wozu jetzt noch so ein Riesenprojekt anfangen?“, fragte er sich. Doch die Chance war letztlich zu verlockend.

Im Juni 2010 gründete Kemnitz seine Nanofluor GmbH. Zu Beginn dieses Jahres zog das Spin-off ins benachbarte Technologie- und Gründerzentrum Adlershof. „Für das operative Geschäft habe ich zwei meiner Doktoranden und meinen Sohn eingestellt“, so der Chemiker. Er selbst will vorerst Hochschullehrer bleiben und das Unternehmen nach und nach aufbauen – aus eigenen Mitteln. Nanofluor soll und wird sich von Anfang an tragen. Zumal das Team dank der Beteiligung der Technologietransferstelle der Humboldt-Uni freien Zugriff auf teure Laborgeräte hat. „Und um Kunden müssen wir uns ohnehin nicht kümmern“, sagt er. Die stehen bereits Schlange.

Die Grundlage dafür schuf Kemnitz vor sieben Jahren. Der Fluor-Chemiker suchte damals neue Wege, um Aluminiumfluorid mit stark gestörten Gitterstrukturen zu erzeugen. Diese sind wegen ihrer größeren spezifischen Oberfläche reaktiver als im festen Kristallverbund. Auf seiner Suche musste er herkömmliche wässerige Synthesen umgehen, bei denen die kristallinen Strukturen entstehen. Er setze auf ein Verfahren aus der Oxidchemie: die Sol-Gel-Synthese. Üblicherweise wird sie genutzt, um Metalloxide im Nanomaßstab zu erzeugen. Grob vereinfacht werden Metall-Alkoholate in organische Lösung gegeben. Es bildet sich Sole, die in speziellen Trockenverfahren zu Nanopulvern weiterverarbeitet wird.

Kemnitz wandelte das Verfahren ab, indem er Fluor-Wasserstoff statt Wasser zugab. Zunächst blieb jegliche Reaktion aus. Er wollte seine Idee schon abhaken und die Flüssigkeit entsorgen, als er bemerkte, dass sie geliert war. „Zum ersten Mal war ein Sol-Gel-Prozess mit Fluoriden in Gang gekommen“, sagt er. Ohne bereits das Potenzial seiner Entdeckung zu überblicken, kümmerte er sich sofort um die Patente auf das Verfahren.

Dieser Schritt war goldrichtig. Denn die Produkte seiner fluoridischen Sol-Gel-Synthese sind heiß begehrt. „Da sind sie drin“, sagt er und reicht eine Flasche mit farbloser alkoholisch riechender Flüssigkeit. Fürs menschliche Auge unsichtbar, schweben darin viele Milliarden Magnesium-Fluorid-Teilchen. Mit seinem inzwischen in diversen Förderprojekten optimierten Verfahren kann er die Partikel dauerhaft, quasi Molekül für Molekül, vereinzeln.

Die 4 nm kleinen Teilchen haben das Zeug, ganze Branchen zu verändern. Die Glasindustrie hat es auf sie abgesehen, weil Nanofluoride perfekte Eigenschaften mitbringen, um Gläser zu entspiegeln. Ganz gleich ob Brillen, Linsen, Architekturgläser oder Solarmodule. Bislang wird dazu Siliziumdioxid (SiO2) in Alkohol verwendet. Verfliegt dieser, bilden die Nanooxide dank Adhäsion einen mechanisch festen, hitze- und feuchtigkeitsbeständigen Film auf den Gläsern. Allerdings lässt der Brechungsindex von SiO2 Wünsche offen. „Er liegt bei 1,48. Luft hat einen Brechungsindex von 1,0. Das menschliche Auge nimmt ab einem Index von 1,23 keinerlei Spiegelung mehr wahr“, erklärt Kemnitz. Um dennoch mit SiO2 zu entspiegeln, helfen sich Beschichter mit Lufteinschlüssen, die jedoch die Stabilität der Schichten verschlechtern oder mit abwechselnd aufgebrachten Schichten aus niedrig- und hochbrechendem Silizium- und Titanoxid. Dieses Verfahren ist sehr zeit- und kostenaufwendig.

Kemnitz Nanofluoride erreichen aus dem Stand einen Brechungsindex von 1,28. „Wir werden mit Weiterentwicklungen 1,23 mit einer einzigen stabilen Schicht schaffen“, erklärt er. Von Industriepartnern wisse er, dass sie ihre Produkte dann für den halben Preis anbieten können. Dagegen wäre dann auch Billigkonkurrenz aus Fernost machtlos.

Schon 2011 werden erste Produkte in den Markt kommen und Lizenzeinnahmen in die Kasse der Nanofluor GmbH spülen. Zudem wird sie Applikationsentwicklung für Kunden übernehmen und kleinere Mengen Nanofluoride produzieren. „Fast wöchentlich rufen hier Interessenten an und fragen nach ein paar Litern zu Testzwecken“ berichtet er. Die Interessenten kämen auch aus Medizintechnik und Keramikbranche, wo seine Nanofluoride Zahnsubstanz erhalten oder künstliche Gelenke punktuell härten sollen.

Letztere Idee beruht auf jüngsten Erfahrungen in der Keramikherstellung. „Wird beim Sintern von Korund-Keramiken unser Magnesium-Fluorid statt wie bisher Magnesium-Oxid zugesetzt, kommt ein weit überlegenes Produkt heraus“, berichtet Kemnitz. Statt weißer, porzellanartiger Keramik entstehe transparentes, extrem dichtes und hartes Material. Es wirke wie Glas, seine Vickershärte liege aber mit 3200 um rund 50 % über Normalwerten von Korund-Keramiken. Solche Härten seien sonst nur mit sehr viel teureren Carbid- oder Nitrid-Keramiken zu erreichen.

Schlüssel zu den Materialverbesserungen ist das Vereinzeln der Nanofluoride. „Wir hatten am Anfang teilweise klumpende Chargen. Damit kam nur Murks heraus“, lacht der Professor. Das Problem sei längst im Griff. Nun liege sein Augenmerk darauf, für Anwendungen im Körper rund 40 nm große Fluoridpartikel zu erzeugen, die nicht durch die Bluthirnschranke wanden können. „Da gibt es noch viel zu tun“, freut sich Kemnitz. Lust zu forschen hat er immer. Und wenn er ganz ehrlich ist, stört ihn auch der Ausblick auf gleich mehrere Multi-Millionenmärkte nicht. So lässt sich auch mit fast Sechzig lustvoll gründen. P. TRECHOW

 

 

Ein Beitrag von:

  • Peter Trechow

    Peter Trechow ist Journalist für Umwelt- und Technikthemen. Er schreibt für überregionale Medien unter anderem über neue Entwicklungen in Forschung und Lehre und Unternehmen in der Technikbranche.

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