VACOM Nachhaltigkeitspreis 2024 in Gold, Silber und Bronze vergeben

DVG ehrt wissenschaftlichen Nachwuchs für herausragende, Prinzipien der Nachhaltigkeit berücksichtigende Abschlussarbeiten

Die Deutsche Vakuum-Gesellschaft hat Yannick Kathage, Dr. Caroline Hain und Rebecca Janknecht mit dem diesjährigen Vacom-Nachhaltigkeitspreis in Gold, Sil­ber und Bronze ausgezeichnet. Die drei Promotionsabsolventen haben in ihren Arbeiten auf besondere Weise Techniken, Methoden oder Geräte aus dem Gebiet der vakuumgestützten Technologien genutzt, um die Nachhal­tigkeit von technischen Lösungen, Ver­fahren oder Produkten zu steigern und Kreislaufprozesse zu implementieren.

Yannick Kathage erarbeitete ein Konzept zur Rückgewinnung von Tritium in thermonuklearen Fusionsreaktoren, Caroline Hain gelang durch Verwendung von Mikrowellenplasmen eine verbesserte Phänomenkontrolle gesputterter Schichten, und Rebecca Janknecht fand heraus, wie sich Bor in Titannitridschichten einbindet.

Die von der Vacom Vakuum Kompo­nenten & Messtechnik GmbH gestiftete Auszeichnung ist mit 15.000 Euro dotiert und wird Anfang Juli auf dem Mitgliederkontakttag der DVG überreicht.

DVG vergibt erstmalig den VACOM-Nachhaltigkeitspreis an junge Wissenschaftler

Photokatalyse für breite Anwendungen, Simulationen zur Reduktion von Beschichtungsversuchen und Schichten für eine gesteigerte Ermüdungsresistenz

Im Rahmen des diesjährigen DVG-Mitgliederkontakttages in Jena verlieh die Deutsche Vakuum-Gesellschaft e. V. (DVG) erstmalig den Vacom-Nachhaltigkeitspreis. Dieser ging an Dr. Moritz Maximilian Joachim Eder für seine Anfang 2022 an der TU München abgeschlos-sene Dissertation „Photochemistry and Photocatalysis of Alcohols on Bare and Metal Cluster-Loaded TiO2(110)“. Den Preis in Silber erhielt Patrik Hofmann für seine Anfang dieses Jahres am KIT abgeschlossene Dissertation „Simulative Optimierung von plasmagestützten Vakuumbeschichtungsprozessen“. Der Preis in Bronze ging an Lukas Zauner für die Dissertation „Insights on the fracture and fatigue resistance of physical vapor deposited thin films“, die er Ende 2022 an der TU Wien abschloss.
Die Vacom Vakuum Komponenten & Messtechnik GmbH Großlöbichau stiftete im vergangenen Jahr den Vacom- Nachhaltigkeitspreis, der fortan von der Deutschen Vakuum-Gesellschaft DVG e.V. jährlich vergeben wird. Damit setzt das Unternehmen zwei wichtige Aspekte seiner Firmenphilosophie um: Nachhaltigkeit und Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses.
Natur und Umwelt zu erhalten und den Umgang damit ökologisch und ressourcenschonend zu gestalten, ist eine Verpflichtung für die Zukunft. Für Vacom beginnt Nachhaltigkeit beim ressourcenschonenden Planen der Produktion, geht weiter bei der Ausgestaltung der „Grünen Fertigung“ und endet nicht zuletzt mit einem überlegten Abfallmanagement. Mit der Stiftung des Vacom- Nachhaltigkeitspreises wurde 2022 ein weiterer Schritt getan, Nachhaltigkeit zu unterstützen.
Ein Blick auf die Historie wissenschaftlicher und technischer Entwicklungen zeigt, dass es oft bei der Umsetzung technischer Lösungen zur Zerstörung von Natur und Gesundheit der Menschen kommt. Anliegen des Preises ist es deshalb, dass Natur und Technik miteinander im Einklang stehen und sich gegenseitig befördern.
Ein wesentliches Element im Umgang mit den beschränkten Ressourcen unseres Erdballs ist die Rückbesinnung auf natürliche Kreisläufe. Natürliche Kreisläufe sind oft von extrem langen Zeiten geprägt bis sie wieder geschlossen werden. Unser Verständnis von Naturgesetzen ermöglicht es uns jedoch inzwischen, solche Kreisläufe in kürzeren Zeiten zu schließen. Wichtig ist dabei das Verständnis dahingehen zu entwickeln, dass es keine Abfälle mehr gibt, sondern jeder Abfall wieder zu einem Rohstoff wird und dieser somit erneut in einen Kreislauf gebracht werden kann.

Der Preis

Der von Vacom gestiftete Vacom-Nachhaltigkeitspreis ist mit 15.000 € dotiert und wird ab sofort jährlich vergeben. Die Verwendung ist zweckgebunden für eine Forschungstätigkeit. Ein von der DVG gewähltes Preiskomitee bewertet die eingereichten Arbeiten und wählt die Preisträgerin oder den Preisträger aus. Zum Preiskomitee gehören als Vertreter der DVG der derzeitige Präsident Prof. Sven Ulrich (IAM-AWP am KIT), als Vertreter von Vacom Dr.-Ing. Klaus Bergner (Mitglied der Vacom- Geschäftsführung) sowie die drei Hochschulprofessoren Prof. Dr. Dominique Buchenau von der Ernst-Abbe-Hochschule in Jena für den Bereich „Physik & Technik“, Apl. Prof. Dr. Wolfgang Viöl von der HAWK Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst in Hildesheim/ Holzminden/Göttingen für den Bereich „Gesundheitswesen“ sowie Prof. Jürgen Kolb von dem Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e. V. (INP) in Greifswald für den Bereich „Biologie & Land- und Forstwirtschaft & Naturschutz“. Der Preisträger erhält neben einer Urkunde und der Dotierung auch die Möglichkeit eines „Kennenlerntages“ bei Vacom.

Die Bewerber

Bewerben können sich natürliche Personen mit ihren Bachelor-, Diplom- oder Masterarbeiten bzw. Promotionen. Angesprochen werden dabei die wissenschaftlichen und technischen Dis-ziplinen der Oberflächenphysik und -technologie, Dünnen Schichten, Vakuumphysik- und Technik, Herstellung und Verarbeitung elektronischer Materialien, Nanostrukturwissenschaften und -technik sowie Quantentechnologie in ihren Anwendungen in Wissenschaft und Wirtschaft. Die Qualifikationsarbeiten müssen unter der Thematik „Vakuum“ den Nachhaltigkeitsgedanken umgesetzt und sich dabei z. B. um den Kreislaufgedanken und dessen technische Lösungen, Prozesse und Produkte verdient gemacht haben.
Für die erste Vergabe des Preises in diesem Jahr haben sich drei junge Wissenschaftler fristgerecht bei der DVG-Geschäftsstelle gemäß der gültigen Ausschreibung beworben. Nach spontaner einstimmiger Aussage des Preiskomitees waren alle drei Bewerbungen von höchster wissenschaftlicher Qualität. Aus diesem Grund entschied sich die DVG zusammen mit Vacom spontan, neben dem eigentlichen Vacom- Nachhaltigkeitspreis auch Preise in Silber und Bronze zu vergeben, um so die beiden anderen ebenfalls zu ehren. Dieser Silber- und Bronze-Preis enthält eine freie Mitgliedschaft für 2023 und 2024 in der Deutschen-Vakuum- Gesellschaft DVG e.V. incl. Bezug der DVG-Mitgliederzeitschrift Vakuum in Forschung und Praxis VIP. Weiter sind die Silber- und Bronze-Sieger zusammen mit dem Sieger gemeinsam zu einem „Kennenlerntag“ bei Vacom eingeladen. Die drei Bewerber und damit auch Sieger waren weiterhin eingeladen, im Juni ihre Abschlussarbeiten im Rahmen des DVG-Mitgliederkontakttags in Jena zu präsentieren.

Die Preisträger 2023

In seinem Preisträgervortrag stellte der diesjährige Sieger des Vacom-Nachhaltigkeitspreises Dr. Moritz Eder die wesentlichen Ergebnisse seiner an der TU München im Januar 2022 erfolgreich abgeschlossenen Dissertation „Photochemistry and Photocatalysis of Alcohols on Bare and Metal Cluster-Loaded TiO2(110)“ vor. Dr. Eder ist derzeit als Postdoc wissenschaftlicher Mitarbeiter an der TU Wien.
Für eine nachhaltige Energiewirtschaft ist die Photokatalyse sehr vielversprechend, da sie die für eine Reaktion nötige Energie über Lichteinstrahlung bereitstellt. Dies findet in der pflanz-lichen Photosynthese naturgegeben statt, doch chemisch hergestellte Katalysatoren sind noch zu ineffizient für eine breite Nutzung, was auch an mangelndem Verständnis zugrundeliegender Prozesse bei der Photokatalyse liegt. In seiner Dissertation führte Herr Eder Photokatalyse mit Methoden der Oberflächenwissenschaften im Ultrahochvakuum durch, um dieses Verständnis zu erlangen. In seiner Arbeit zeigt er, wie aus Alkoholen photochemisch Wasserstoff und weitere Chemikalien erzeugt werden können und dass die Photokatalyse auch Reaktionspfade ermöglicht, die der rein thermischen Chemie nicht unbedingt zugänglich sind. Damit wird Wissen bereitgestellt, das eine nachhaltige Chemie ermöglicht, die beispielsweise Sonnenlicht statt Verbrennungswärme nutzt.

Dr. Patrik Hofmann von der Bosch GmbH als zweiter Sieger und damit Preisträger in Silber beendete seine Dissertation „Simulative Optimierung von plasmagestützten Vakuumbeschichtungsprozessen im Februar 2023 am KIT. In seinem Vortrag konnte auch er seine wichtigsten Ergebnisse den Teilnehmern des Kontakttages vorstellen.
Die Weiterentwicklung von Produkten erfordert zunehmend maßgeschneiderte Beschichtungen, um den gestiegenen Anforderungen gerecht zu werden. Die Simulation von plasmagestützten Vakuumbeschichtungsprozessen ist wirtschaftlich und ökologisch wichtig, da sie beispielsweise die Anzahl an benötigten Vorversuchen reduzieren kann und den Kreislaufgedanken von Be- und Entschichtung unterstützt. Aufgrund der Vielfalt der beteiligten physikalischen Phänomene und der unterschiedlichen Zeit- und Längenskalen, die abgebildet werden müssen, ist die Simulation von plasmagestützten Vakuumbeschich-tungsprozessen jedoch eine Herausforderung. Das gezeigte Konzept des virtuellen Beschichters ermöglicht die simulative Abbildung und Optimierung verschiedener Teilaspekte entlang der Wertschöpfungskette.

Den Abschluss der Preisträgersitzung machte der Drittplatzierte mit dem Vacom-Nachhaltigkeitspreis in Bronze, Dr. Lukas Zauner. Die Ergebnisse seiner Dissertation „Insights on the fracture and fatigue resistance of physical vapor deposited thin films“, welche er erfolgreich im Dezember 2022 an der TU Wien ablegte, präsentierte er in seinem Vortrag.
Nanostrukturierte Dünnschichten dienen vielfältig dazu Hochleistungskomponenten wie Turbinenschaufeln oder Werkzeuge in ihren Oberflächeneigenschaften zu verbessern, um so zu einer gesteigerten Ermüdungsresistenz und Nachhaltigkeit beizutragen. Ein bisher ungeklärter Aspekt in deren Anwendung umfasst die Frage nach den ausschlaggebenden Schichteigenschaften, welche für die Haltbarkeit maßgeblich sind. In dieser Studie wird mittels eines neuartigen Verfahrens – dieses kombiniert zyklische Belastungen an Mikrobiegebalken aus Dünnschichtmaterial mit in-situ Synchrotron Nanodiffraktion – gezeigt, dass klassische Mechanismen der Materialermüdung in PVD-Beschichtungen keine Rolle spielen. Selbst nach zehnmillionen Lastzyklen unmittelbar an der Belastungsgrenze konnte in einer Vielzahl von Cr-basierten Dünnschichten (metallisches Cr sowie die Keramiken CrB2, CrN und Cr2O3) keine Ermüdungsschädigung nachgewiesen werden, vielmehr wurde ideal-sprödes Materialverhalten beobachtet. Das verdeutlicht, dass die Haltbarkeit von PVD-Beschichtungen unter zyklischen mechanischen Belastungen ausschließlich von deren charakteristischer Bruchzähigkeit limitiert wird, sodass diese Materialgröße für zukünftige Anwendungen maximiert werden muss.

Die DVG und auch die Vacom Vakuum Komponenten & Messtechnik GmbH gratulieren den drei Preisträgern hiermit nochmals recht herzlich für ihre herausragenden Leistungen und wünschen ihnen eine erfolgreiche Zukunft als Wissenschaftler und hoffen, dass sie auch weiterhin ihr Wissen für eine nachhaltige Zukunft unseres Planeten einsetzen.
Für den Vacom-Nachhaltigkeitspreis 2024 sind schon jetzt alle jungen Wissenschaftler, welche sich im Rahmen ihrer Abschlussarbeit unter Verwendung von Vakuum um die Verwirklichung von Nachhaltigkeit und Kreislaufprozessen verdient machen, eingeladen, sich bei der DVG-Geschäftsstelle zu bewerben.