Alaun-Kristalle des Theodor-Fliedner-Gymnasiums Düsseldorf überzeugten erneut

Schülerinnen und Schülern den Einfluss technischer Kristalle auf unser tägliches Leben bewusst machen und für die Ingenieurs- und Naturwissenschaften begeistern: Dafür haben das Fraunhofer IISB, die Deutsche Gesellschaft für Kristallwachstum und Kristallzüchtung (DGKK), das Leistungszentrum Elektroniksysteme (LZE) und die Bavarian Chips Alliance im Juli 2023 zum dritten Mal zur Teilnahme am Schulwettbewerb »Wer züchtet den schönsten Kristall?« aufgerufen. Daraufhin meldeten sich 280 Gruppen aus den Jahrgangsstufen 5 bis 13 mit insgesamt 2500 Kindern von 150 Schulen aus ganz Deutschland. Die Teams beteiligten sich zusammen mit jeweils einer betreuenden Lehrkraft am Wettbewerb und nutzten die zweite Jahreshälfte, um fleißig zu experimentieren. Mit viel Stolz haben die Schülerinnen und Schüler schließlich ihre schönsten Kristalle ins Rennen geschickt und zur Beurteilung eingesandt. Eine Fachjury unter Vorsitz von Dr. Jochen Friedrich, Leiter der Abteilung Materialien am Fraunhofer IISB, wählte aus den 300 zugeschickten Exemplaren die Gewinnerkristalle aus. Die wichtigsten Kriterien für die Bewertung sind die optische Klarheit, eine regelmäßige Form und glatte Oberflächen. Besonders groß müssen die Kristalle dafür nicht sein.

Das Theodor-Fliedner-Gymnasium Düsseldorf glänzte mit besonders glatten und transparenten Alaun-Kristallen und konnte erfolgreich seinen ersten Platz aus 2019 verteidigen. Ebenfalls mit tollen Alaun-Kristallen holte sich die Staatliche Realschule Dettelbach den zweiten Platz. Den dritten Platz teilen sich gleich drei Schulen: die Oberschule Wiefelstede, das Louise-Schröder-Gymnasium München und das Albert-Schweitzer-Gymnasium Erfurt. Den Sonderpreis für den größten Kristall sicherte sich das Max-Planck-Gymnasium München mit einem blauen Kristall aus Kupfersulfat. Für die feierliche Preisverleihung reisten die Schülerinnen und Schüler am 07. März 2024 zur Deutschen Kristallzüchtungstagung DKT in Erlangen. Als Trophäe überreichte Dr. Jochen Friedrich den sechs Gewinnergruppen jeweils einen individuell prozessierten Silizium-Wafer mit dem Namen ihrer Schule. Zusätzlich gab es Geldprämien und eine Einladung zum offiziellen Konferenzdinner mit allen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Fachtagung.

Was ist eigentlich ein »schöner« Kristall?

Wer an »schöne« Kristalle denkt, dem kommen vielleicht Diamanten, Rubine oder Smaragde in den Sinn. Sie zeichnen sich durch eine glatte Oberfläche und ein transparentes Inneres aus, reflektieren also Licht und sind durchsichtig. Diese Eigenschaften haben auch für Kristalle in Forschung und Industrie große Bedeutung, allerdings aus einem anderen Grund. Bei den sogenannten Halbleiter-Kristallen, wie beispielsweise Silizium, Siliziumkarbid oder Galliumarsenid, sind ebenmäßige Oberflächen und eine makellose atomare Struktur ausschlaggebend dafür, ob sich die Kristalle für den Einsatz in der Mikroelektronik eignen.

Insbesondere für die Halbleiter-Kristalle ist die innere dreidimensionale Symmetrie, also die perfekte und regelmäßige Anordnung aller Kristallatome, das entscheidende Merkmal. Erst dieser Aufbau ermöglicht die störungsfreie Ausbreitung von elektrischen Strömen bzw. Signalen, Licht oder Schall. Das macht Halbleiter-Kristalle zur Grundlage für viele technische Anwendungsgebiete, zum Beispiel die Elektronik, Optik oder Akustik. Zur Herstellung elektronischer Bauelemente schneidet man die Kristalle in dünne Scheiben, die im Fachjargon als »Wafer« bezeichnet werden. Diese Wafer dienen als Träger elektronischer Strukturen und werden zu Mikrochips weiterverarbeitet. So sind Kristalle heutzutage in fast jedem technischen Gerät zu finden und aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Forschungseinrichtungen wie das Fraunhofer IISB in Erlangen gehen darum unter anderem der Frage nach, wie Kristallzüchtungsprozesse optimiert werden können, um möglichst ideale Kristalle zu erhalten.