Nachwachsend und mit Potenzial: Dr. Katja Heise erforscht biobasierte Membranen und Sensoren

Porträt der Gastwissenschaftlerin Katja Heise vor braunem Hintergrund
Mit einem Postdoc-Stipendium der Academy of Finland entwickelt Dr. Katja Heise als Gastwissenschaftlerin am Institut für Elektronik- und Sensormaterialien (IESM) der TU Bergakademie Freiberg innovative Werkstoffe aus Nanozellulose und Nanochitin.

„Ich bin eine Netzwerkerin. Es macht mir Spaß, mit Kolleginnen und Kollegen länder- und fachübergreifend an einem neuen wissenschaftlichen Ansatz zu arbeiten. Vernetzung ist für Forscherinnen und Forscher in einer frühen Karrierephase enorm wichtig“, sagt die Nachwuchswissenschaftlerin, die normalerweise an der finnischen Aalto University forscht. Bis März 2022 möchte sie ihr Wissen rund um Biopolymere aus nachwachsenden Rohstoffen in Freiberg einbringen und gemeinsam mit dem Team um Prof. Yvonne Joseph neue Membranen und Sensoren aus Zellulose und Chitin entwickeln.

Biobasierte Materialien für vielfältige Anwendungen

„Der Kontakt kam über meinen Doktorvater Prof. Steffen Fischer an der TU Dresden zustande“, erzählt die studierte Lebensmittelchemikerin. Seit ihrer Zeit als Diplomandin beschäftigt sie sich mit der Frage, wie sich Holz- und Pflanzenbestandteile als Ausgangsprodukt für industrielle Anwendungen nutzen lassen. Dazu verändert sie gezielt die chemischen Strukturen und Eigenschaften der Bio-Nanomaterialien. Auf diese Weise kann Dr. Katja Heise ein innovatives Material mit verschiedenen nützlichen Eigenschaften kreieren. Aus der wasserbindenden Zellulose wird so beispielsweise ein Sensor, der Feuchtigkeit schon in geringen Konzentrationen anzeigen kann. „Die Oberflächenleitfähigkeit modifizierter Nanozellulose kann gezielt in der Sensorik genutzt werden. Die Erforschung dieser Mechanismen ist derzeit international ein sehr gefragtes Thema!“, sagt Dr. Katja Heise. Die biobasierten Materialen könnten in Zukunft den Anteil mineralischer Rohstoffe in Sensoranwendungen reduzieren oder komplett ersetzen. Aufgrund ihrer besonderen Flexibilität werden Biopolymere außerdem in tragbaren Sensoren oder Energie-Generatoren, so genannten „Electronic Skins“ oder „Wearables“, eingesetzt.

„Volles Potenzial entfalten“

Den Baukasten für das Design der neuen biobasierten Materialien hat Dr. Katja Heise von Finnland mit nach Deutschland gebracht. „An der Aalto University stellen meine Kolleginnen und Kollegen und ich die neuartigen Nanomaterialien aus Holz oder Pflanzenbestandteilen selbst im Labor her. Hier am IESM treffen die Materialien auf Expertise in Sensorik und Membrantechnik sowie auf tolle Messtechniken und können so ihr volles Potenzial entfalten“, sagt die Gastwissenschaftlerin. „Gemeinsam mit dem Team kann ich die Bio-Nanomaterialien damit in die Anwendung bringen – mit interdisziplinären und innovativen Konzepten.“

Zusammen mit ihrer Freiberger Gastgeberin plant Dr. Katja Heise weitere gemeinsame Projekte und hofft auf eine Verlängerung des Gastaufenthaltes an der TU Bergakademie Freiberg. „Wir beantragen derzeit beispielsweise eine Nachwuchsforschergruppe zu smarten, biobasierten Membransystemen“, verrät Prof. Yvonne Joseph. „In meiner Gastgeberin habe ich eine starke Mentorin gefunden, so dass der Aufenthalt für mich schon jetzt sowohl wissenschaftlich als auch persönlich sehr bereichernd ist“, berichtet Dr. Katja Heise, die an ihrer finnischen Heimat-Universität vor allem die integrative Zusammenarbeit mit Forschenden aus aller Welt schätzt. „Auch hier in Freiberg hat mich die offene und interdisziplinäre Herangehensweise an aktuelle Forschungsfragen direkt fasziniert.“

Fragen beantwortet / Contact: 
Prof. Yvonne Joseph, yvonne.joseph@esm.tu-freiberg.de