Frauen in der Wissenschaft

„Starke Frauen standen immer an meiner Seite. Meine Mathe-Nachhilfelehrerin, die trotz meiner schlechten Noten an mich glaubte sowie mein Bachelor-Betreuerin, die mich immer motiviert hat. Sie war es auch, die die Rolle von Frauen in der Wissenschaft betonte, insbesondere die Herausforderungen, denen Frauen begegnen, wenn sie höhere Positionen erreichen wollen. Sie betonte auch die Bedeutung von klaren Zielen und wie man sein Leben darauf ausrichtet. Ich glaube, der wertvollste Rat ist folgender: Wenn du ein Ziel oder einen Traum hast, versuche immer ernsthaft, es zu erreichen. Wenn du es nicht versuchst, wirst du nie wissen, ob du erfolgreich gewesen wärst. Am Ende könntest du dein Leben lang bereuen, es nicht versucht zu haben. Das war wohl einer meiner größten Motivatoren.“

In den 1990er Jahren zogen ihre Eltern von Rumänien nach Fürth in Bayern. Über ihr Aufwachsen reflektiert sie: „Meine Eltern kamen aus einfachen Verhältnissen und lebten in einem ländlichen Teil Rumäniens. Die Idee, zur Universität zu gehen oder Karriere in der Forschung zu machen, schien anfangs völlig absurd.“ Kloos' Bildungsweg begann an der Hauptschule und von dort aus stieg sie allmählich die Bildungsleiter hinauf, durch verschiedene Schulformen, von der Wirtschaftsschule über die Fachoberschule bis hin zum Abitur.

Der Schlüsselmoment für Kloos ereignete sich bei einem Besuch der Nacht der Wissenschaften in Erlangen, begleitet von ihrem Onkel. An der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen (FAU) hatte sie ihre erste Begegnung mit materialwissenschaftlichen Experimenten und Elektronenmikroskopen. Sie war fasziniert. In diesem Moment war die Entscheidung klar: Trotz aller Hindernisse sollte es eine wissenschaftliche Karriere werden: „Ich hatte Probleme mit Mathe, litt unter Prüfungsangst und brauchte zusätzliche Nachhilfe nach der Schule. Meine Schule bot nicht einmal Kurse in Physik oder Chemie an. Trotzdem wollte ich gut in Mathe sein, und sagte mir, dass ich versuchen würde, Naturwissenschaften zu studieren. Scheitern war schließlich das Schlimmste, was passieren könnte.“
Kloos begann ihr Studium an der FAU, studierte Nanotechnologie im Bachelor und Materialwissenschaften im anschließenden Masterstudium. Ohne vorherige Kenntnisse in Chemie oder Physik in der Schule war der Studienbeginn an der Universität eine große Herausforderung: „Die ersten Semester meines Bachelorstudiums waren hart. Alle anderen hatten zumindest ein grundlegendes Verständnis von chemischen Reaktionen und Bewegungsgleichungen. Alle anderen erledigten ihre Hausaufgaben schneller als ich. Dementsprechend musste ich zusätzliche Zeit ins Selbststudium investieren. Ich habe Bücher wie 'Physik für Dummies' gelesen, um das aufzuholen, was ich in der Schule nicht hatte lernen können.“

Nach Abschluss ihres Masterstudiums suchte Kloos nach neuen Möglichkeiten und wie es das Schicksal wollte, kreuzten sich während eines Symposiums in Erlangen ihr Weg mit Prof. Christina Scheu, Gruppenleiterin am MPIE: „Ich hatte immer den Wunsch, in der mikro- und nanostrukturellen Analyse zu arbeiten. Die Möglichkeit, Mikroskope zur Visualisierung einzelner Atome zu verwenden, hat für mich immer noch einen Hauch von Magie. Außerdem passte Christinas Fokus auf erneuerbare Energien perfekt zu meinen Interessen. Dass ich diese Stelle am MPIE bekommen habe erscheint mir immer noch etwas surreal. Damals während des Bachelors haben meine Freunde und ich oft davon geträumt, hier zu arbeiten. Wir bewunderten die Forscherinnen und Forscher. Jetzt bin ich tatsächlich hier, zusammen mit einigen meiner Kolleginnen und Kollegen aus diesen frühen Jahren.“
 

Shelyug absolvierte eine technische Ausbildung und einen Abschluss in analytischer Chemie. Zu diesem Zeitpunkt war der Weg in die Forschung noch kein Thema. Erst später verlagerte sich ihr Interesse auf die Materialwissenschaften und sie promovierte an der University of California-Davis (USA). Über ihren Werdegang sagt sie: „In dieser Zeit habe ich meine Leidenschaft für die Forschung in den Materialwissenschaften wirklich entdeckt. Forschung bietet konkrete Antworten und stützt sich weniger auf Gefühle, sondern auf Naturgesetze. Es ist eine Welt der Gewissheit, in der klar zwischen richtig und falsch unterschieden werden kann.“

Anfang 2023 kam Shelyug durch ein Humboldt-Stipendium zum MPIE. Ihr derzeitiger Schwerpunkt liegt darauf, Eisenerze mit Hilfe von Wasserstoffplasma effizient zu reduzieren: “In einem ersten Schritt mache ich mich mit den mir zur Verfügung stehenden Werkzeugen, wie dem Lichtbogenofen, vertraut. Ich möchte die Auswirkungen verschiedener experimenteller Bedingungen auf das Wasserstoffplasma und seine Reduktionsfähigkeit verstehen. Momentan stelle ich zahlreiche Proben her, um möglichst viel Metall zu extrahieren und gleichzeitig den Energie- und Ressourcenaufwand zu minimieren. Im Wesentlichen variiere ich jedes Mal die Plasmaparameter, um die Menge des extrahierten Metalls zu bestimmen. Das ist eine wesentliche Voraussetzung für das, was vor uns liegt: Die Wirkung zwischen Plasma und Metall zu verstehen und die Reduktion industriell anwendbar zu machen. Die Ergebnisse kommen aber auch der Fusionsenergie zugute, wo Wasserstoffplasma schädliche Veränderungen an Baumaterialien verursacht.“

Balanceakt Karriere und Privatleben

Für Anna Shelyug ist eine Forschungskarriere nicht vom Geschlecht abhängig, sondern vielmehr von der persönlichen Motivation. Eltern sollten ihre Kinder an wissenschaftliche Konzepte heranführen und gleich behandeln, unabhängig von ihrem Geschlecht: „Jeder Mensch hat das Recht, der zu werden, der er sein möchte, ohne gesellschaftliche Erwartungen“, erklärt sie. Dementsprechend hat sie kein bestimmtes weibliches Vorbild, sondern lässt sich von all jenen inspirieren, die ihre Arbeit erfolgreich mit ihrem Privatleben verbinden: „Diese Balance ist nach wie vor eine große Herausforderung, insbesondere für Frauen mit Kindern. Einige entscheiden sich dafür, ihre Arbeit aufzugeben und Mutter zu werden, während andere weiterarbeiten oder sich dafür entscheiden, gar keine Kinder zu bekommen. Entscheidend ist, dass diese Frauen unabhängig von Familie oder Geschlechterrollen die Freiheit haben, ihre Lebensentscheidungen zu treffen. Wenn man sie bereut, kann man immer noch seine Pläne ändern.“

Shelyug weiß aus eigener Erfahrung, wie schwierig es ist, private und berufliche Aspekte des Lebens unter einen Hut zu bringen: „Mein Mann ist eine große Unterstützung für mich. Da wir jedoch beide im gleichen Bereich arbeiten und in unseren Karrieren weiterkommen wollen, sind ständige Diskussionen über berufliche Verpflichtungen und Lebensentscheidungen erforderlich. Und obwohl die Ehe in der Regel als Suche nach Kompromissen oder als eine Art Opfer betrachtet wird, bin ich der festen Überzeugung, dass die Bedürfnisse jedes Einzelnen erfüllt werden können; manchmal ist es nur nicht gleich ersichtlich.“

Mit Blick auf die Zukunft möchte Shelyug neue Chancen ergreifen, die sich ihr bieten. Klar ist, dass diese Erfahrungen herausfordernd sind, aber sie betont auch die enormen Vorteile, die sich daraus ergeben. Erfahrungen tragen nicht nur zur wissenschaftlichen Entwicklung bei, sondern fördern auch die Persönlichkeit: „Ich kann jedem nur empfehlen, Erfahrungen zu sammeln. Sie verwandeln  nicht nur deine Art wissenschaftlich zu denken, sondern auch deinen Charakter. Das ist von immenser Bedeutung.“
 

Bhatt ist in Indien aufgewachsen und ihre Neugierde darüber wie die Welt funktioniert ging schnell über Schulbücher und Prüfungen hinaus. Deshalb entschied sie sich für die Wissenschaft und studierte Physik im Bachelor- und Masterstudium: „Die Physik hat eine Logik für alles. Sie liegt jedem Stück moderner Technologie wie Smartphones oder dem Internet zugrunde. Von der Erde bis zu den entferntesten Sternen ist sie anwendbar. Die perfekte Wahl, um die Grundlagen dessen, was uns umgibt, zu verstehen.“

Nach ihrem Masterabschluss arbeitete Bhatt als wissenschaftliche Mitarbeiterin am Karlsruher Institut für Technologie auf dem Gebiet der Molekulardynamik und später am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt an thermoelektrischen Transportmaterialien unter Verwendung der Dichtefunktionaltheorie (DFT). So konnte sie erste Erfahrungen sammeln und das, was sie auf dem Papier wusste, auf reale Moleküle anwenden. Bhatt kam über das Doktorandenprogramm SurMat zum MPIE und arbeitet in der Forschungsgruppe „Defektchemie und Spektroskopie“ am Orbitalkontrast in der Feldionenmikroskopie (FIM). FIM ist eine relativ alte Technik, kann aber in Kombination mit neueren Methoden wertvolle Erkenntnisse liefern: „FIM ermöglicht es, einzelne Atome auf einer Oberfläche abzubilden, wodurch wir Defekte oder Verunreinigungen sichtbar machen können. Konkret bilden wir den Ionisationskontrast ab, der durch die elektronische Struktur der abgebildeten Oberfläche entsteht. In Kombination mit DFT-Berechnungen arbeiten wir daran, diese chemischen Kontraste auf Legierungsoberflächen zu verstehen und unsere Simulationen mit experimentellen Ergebnissen abzugleichen“, erklärt Bhatt.

Gemeinsam besser arbeiten

Die meisten wissenschaftlichen Herausforderungen werden nicht in ein paar Minuten oder Stunden gelöst, eher in Monaten. Dieser Prozess des Lernens und des ständigen Probierens von etwas Neuem ist jedoch Teil der Faszination, die Bhatt für Forschung hat: „Es geht nicht in erster Linie darum, einen Abschluss zu erwerben, oder Geld zu verdienen. Es geht um das Lernen. Es ist großartig, wenn Ihre Simulationen funktionieren, und noch besser, wenn Sie etwas zum Wohl der Gesellschaft beitragen können. Aber es kann ebenso fruchtbar sein, wenn etwas nicht auf Anhieb klappt.“ Am MPIE hat sie ein Arbeitsumfeld gefunden, das nicht nur ihren wissenschaftlichen Fokus, sondern auch ihre Lernambitionen unterstützt: „Man sitzt nicht den ganzen Tag allein in seinem Büro. Vor allem meine Abteilung ermutigt dazu, zusammenzukommen, Arbeit und Ideen zu teilen. Jede Woche veranstalten wir Hackathons und Treffen, bei denen wir mit unseren verschiedenen Projekten, Problemen, Fragen und Vorschlägen zusammenkommen. Ich habe noch nie ein so nettes Arbeitsumfeld erlebt. Die Art und Weise, wie hier gearbeitet wird, hat es mir sehr leicht gemacht, mich am MPIE einzuleben“, erklärt sie.

Obwohl Probleme und Ideen gemeinsam besprochen werden, ist letztlich die eigene Motivation entscheidend: „Man muss hungrig nach Informationen und begierig sein, neue Dinge zu lernen. Wenn man hungrig ist, sieht alles wie Essen aus und man bleibt bereit, neue Wege zu gehen. Noch besser ist es, wenn du Familie, Freunde oder Partner hast, die dich auf deinem Weg unterstützen.“ Jemand, der ihren Weg gegangen ist und Bhatt inspiriert hat, ist die Physikerin Marie Curie: „Sie gewann zwei Nobelpreise und opferte tragischerweise ihr Leben für ihre Forschungen über Radioaktivität. All das ohne die Labore, die wir heute haben. Zum Glück haben wir heute bessere Sicherheitsstandards, aber Marie Curie, ihr Einsatz und ihre Hingabe bleiben für mich unvergesslich und inspirierend.“
 

Tekumalla ist in einem akademischen Umfeld aufgewachsen: Sie stammt aus einer Familie von Doktoranden mit bedeutenden akademischen Erfolgen. Ihr Großvater ist Professor, ihre Mutter hat in Wirtschaftsingenieurwesen promoviert und ihre Schwester in Datenwissenschaften. Trotz ihres familiären Hintergrundes war es etwas anderes das den Ausschlag dafür gab, eine wissenschaftliche Laufbahn einzuschlagen: "Vor mehr als neun Jahren verbrachte ich als Forschungspraktikantin einige Zeit in Deutschland am Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie. Dort wurde der Samen des Interesses an einer wissenschaftlichen Karriere gepflanzt und wuchs bis zum heutigen Tag zu einer Promotion und einem Postdoc“, sagt sie. „Es macht mir wirklich Spaß, jeden Tag neue Probleme zu lösen. Forschung regt nicht nur die logische und analytische Seite des Gehirns, sondern fordert auch die kreative Seite an, neue Lösungen zu finden.“

Roboterarme und Implantate

Seit 2021 arbeitet sie in der Abteilung für Mikrostrukturphysik und Legierungsdesign am MPIE im Bereich der additiven Fertigung von Metallen. In ihrer Forschung geht es um die Entwicklung von 3D-gedruckten Niedrigmodul-Titanlegierungen für biomedizinische Anwendungen. „Im Vergleich zu rostfreien Stählen mit hoher Steifigkeit haben Beta-Titan-Legierungen einen niedrigeren Elastizitätsmodul (weniger als die Hälfte des Moduls von Stählen). Dieser niedrige Modul ermöglicht eine bessere Anpassung an die vorhandene Knochenstruktur, indem er die spannungsabschirmende Wirkung abschwächt und so eine Implantatlockerung, ein vorzeitiges Versagen oder einen möglichen Knochenverlust verhindert.“ Diese Eigenschaft kann durch den 3D-Druck weiter verbessert werden: „Mit dem 3D-Druck können wir die Anatomie eines Patienten rekonstruieren und ein maßgeschneidertes Implantat drucken, das genau zu seinem Körper und seiner Knochenstruktur passt“, erklärt Tekumalla. Um die Eigenschaften von 3D-gedruckten Titanlegierungen zu verstehen und zu verbessern, muss man tief in ihre komplexen und unkonventionellen Mikrostrukturen blicken. Werkstoffeigenschaften wie der Elastizitätsmodul und das Ermüdungsverhalten werden von der Zusammensetzung dieser Mikrostruktur beeinflusst: „Normalerweise verstehen wir Werkstoffe anhand ihrer zweidimensionalen Querschnitte, indem wir die Oberflächen polieren und mikroskopische Untersuchungen durchführen. Da additiv gefertigte Werkstoffe sehr ungewöhnliche Mikrostrukturen haben, kann nur eine dreidimensionale Perspektive vollständige Einblicke in die Mikrostruktur und die komplexe thermische Entwicklung des Werkstoffs geben. Am MPIE verfügen wir über ein selbstgebautes, vollautomatisches 3D-EBSD-System mit einem Polierroboter, der die Proben poliert, und einem Roboterarm, der die polierten Proben in das Mikroskop legt. Wenn dieser Prozess 200 oder 300 Mal automatisch Schicht für Schicht wiederholt wird, erhält man mehrere zweidimensionale Karten, die dann zu einem dreidimensionalen Datensatz zusammengefügt werden können, der die gesamte Mikrostruktur wiederspiegelt. Das ist wirklich beeindruckend und hilft uns, reliable und leicht zu interpretierende Ergebnisse zu erhalten. Außerdem spart uns die Automatisierung Zeit und Mühe bei der manuellen Probenvorbereitung."

Erfahrung ist der Schlüssel

Praktische Erfahrungen zu sammeln ist etwas, das Tekumalla jedem empfiehlt, der mit dem Gedanken spielt, in die Forschung zu gehen: „Wissenschaft ist sehr lohnend und erfordert viel Geduld, vor allem in einem Forschungsbereich, der so viele Anwendungsmöglichkeiten hat - von Autos oder Gebäuden bis hin zu medizinischen Implantaten. Um herauszufinden, ob die Forschung etwas für dich ist, solltest du mit einem kurzen Forschungsaufenthalt beginnen und ein Gefühl dafür bekommen, indem du praktische Forschungserfahrung sammelst. Zum Beispiel, indem du Forschungsprojekte mit Professoren an Universitäten oder Forschungsinstituten übernimmst. Bei all dem technischen Fortschritt und noch immer vielen offenen Fragen ist es eine großartige Zeit, um in der Forschung tätig zu sein!"
 

„In meiner Schulzeit war ich immer fasziniert von Laborexperimenten in Physik oder Chemie. In Geschichte oder Geografie bekommt man Informationen vermittelt. In den Naturwissenschaften hat man die Chance Gelerntes auch anzuwenden. Das und die Auswirkungen, die Wissenschaftler und ihre Forschung auf unser tägliches Leben haben hat mich motiviert in die Wissenschaft zu gehen. Die Entdeckungen von Albert Einstein, Marie Curie und vielen anderen standen in unseren Lehrbüchern, aber ich habe mich immer gefragt, wie sie tatsächlich forschten“, sagt Sonawane. Nach der Schule studierte Sonawane Maschinenbau und promovierte im Bereich Werkstofftechnik. Ein ungewöhnlicher Weg in ihrer Familie und Umfeld: „Ich wurde in einer Bauernfamilie geboren und bin die erste, die einen Doktortitel und sogar einen Ingenieurabschluss hat. In meinem Dorf wunderten sich die Leute, warum meine Eltern mich nicht verheiratet haben und stattdessen meine Entscheidung für höhere Bildung unterstützten. Obwohl keiner meiner Eltern eine wissenschaftliche Ausbildung hat, haben sie meine Entscheidungen unterstützt und mich und meine jüngeren Geschwister immer ermutigt. Es ist noch nicht ganz klar, wo ich lande, aber mein Weg durch die Forschung und das, was ich auf diesem Weg lerne, sind für mich genauso wichtig. Mit der Unterstützung meines Umfeldes und meiner Entschlossenheit ist alles möglich.“

2022 kam Sonawane mit einem Humboldt-Stipendium ans MPIE, um an Eisenaluminiden zu arbeiten: „Als ich mich für ein Humboldt-Stipendium bewarb, war das MPIE meine erste Wahl. Da musste ich nicht lange überlegen. Ich hatte die Arbeiten des MPIE verfolgt, insbesondere die zur Mikromechanik. Außerdem haben mich die Erfahrungen einiger älterer Kollegen, die am MPIE gearbeitet haben, und die hochmodernen Einrichtungen, die mir hier für meine Forschung zur Verfügung stehen, in meiner Entscheidung bestärkt“, sagt sie. Eisenaluminide könnten zukünftig in der Luft- und Raumfahrtindustrie Verwendung finden. Eisen ist im Überfluss vorhanden und Aluminium ist leicht. Kombinierte Legierungen aus Eisen und Aluminium sind fest und korrosionsbeständig und damit vielversprechend für den Einsatz unter den extremen Bedingungen wie in Flugzeugturbinen. Gleichzeitig ist noch unklar, wie sich ihr mechanisches Verhalten verändert, wenn sie extremen Belastungsbedingungen wie hohen Temperaturen oder hohen Dehnungsgeschwindigkeiten ausgesetzt werden. Daher untersucht Sonawane die Mikrokompression von Eisenaluminiden mit Hilfe einer Entnetzungstechnik, um verschiedene Legierungskompositionen effizient testen zu können: "Jede kleine Änderung in der Legierungszusammensetzung verändert die Eigenschaften der Legierung. Die Herstellung herkömmlicher Proben ist sehr zeit- und materialaufwändig. Daher stellen wir dünne Schichten aus Eisenaluminiden her, die wir anschließend entnetzen, um Mikropartikel zu bilden, die dann unter hohen Temperaturen und hohen Dehnungsgeschwindigkeiten mechanisch charakterisiert werden. Vorteil dieser Methode ist, dass sie genaue mikromechanische Tests mit hohem Durchlauf ermöglicht“, erklärt Sonawane.

Manchmal scheitern Experimente oder liefern keine brauchbaren Ergebnisse. Deshalb sind Ausdauer und Motivation zwei der wichtigsten Charaktereigenschaften, die eine Wissenschaftlerin haben sollte. Wie die in Indien geborene amerikanische Astronautin Dr. Kalpana Chawla einst sagte: "Der Weg vom Traum zum Erfolg existiert. Mögt ihr die Vision haben, ihn zu finden, den Mut, ihn zu beschreiten, und die Beharrlichkeit, ihm zu folgen“. Dieses Streben, neue Dinge zu lernen, motivierten Sonawane, ihren Weg in der Wissenschaft fortzusetzen: „Den jungen Frauen, die eine wissenschaftliche Karriere anstreben, will ich sagen, dass die Motivation letztlich aus ihrem Inneren kommen muss. Es kann sein, dass ihr auf diesem Weg Rückschläge erleidet, aber eure Geduld und eure Leidenschaft werden euch am Ball bleiben lassen. Außerdem gibt es auf diesem Weg immer Menschen, die einen inspirieren. Für mich ist jeder, dem ich begegnet bin, der mich auf meinem Weg ermutigt und mir neue Dinge beigebracht hat, ein Vorbild - meine Lehrer in der Schule, meine Doktoranden- und Postdoc-Berater und jetzt auch mein Mann. Sie haben mich in meiner Entschlossenheit bestärkt, meinen Traum zu verfolgen."
 

„Ich habe in der Abteilung für Physikalische Chemie am Institut für Stahl und Legierungen meiner Universität studiert. Dort gab es eine große Vielfalt an Kursen und Themen: Von sehr grundlegenden bis zu spezifisch anwendbaren: Materialverarbeitung, Probenvorbereitung, physikalische und chemische Tests. Eine solche Vielfalt ist sehr nützlich für das Verständnis der Zusammenhänge in den Materialwissenschaften. Das ermutigt, sein eigenes Interesse zu finden. Mich persönlich hat die Simulation von Materialien im atomaren Maßstab schon sehr früh interessiert. Nach meinem Universitätsabschluss habe ich mich in diesem Bereich durch ein Postgraduiertenstudium in einem Labor für Hochleistungs-Materialsimulationen weiter spezialisiert“, erzählt Smirnova.

Sie ist seit 2021 am MPIE und arbeitet in der Abteilung Computergestütztes Materialdesign. Atomistische Simulationen geben Aufschluss über das Verhalten verschiedener Gitterdefekte in Metallen und Legierungen. Smirnova untersucht Superlegierungen auf Ni-Basis, die zum Beispiel in Turbinenschaufeln verwendet werden. Diese Legierungen werden entwickelt, um auch bei hohen Temperaturen eine lange Haltbarkeit und Festigkeit zu gewährleisten. Defekte im Material zu verstehen ist wichtig um Legierungen zu optimieren. Grundlagenforschung, die ihre eigenen Vorzüge hat, wie Smirnova berichtet: „Grundlagenforschung an sich ist eine einzigartige Kombination aus sehr spezifischen praktischen Aufgaben, grundlegenden Fachkenntnissen und kreativer Arbeit. Das Spannendste ist, dass die eigene Arbeit, früher oder später, ihren Platz in einem ganzen Puzzle des Wissens findet und weiterverwendet werden kann. Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung können sogar in völlig anderen Fachgebieten eingesetzt werden.“

Eine wissenschaftliche Karriere kann viele wertvolle Erfahrungen und Möglichkeiten bieten: „Besonders freut mich, dass die Naturwissenschaften immer weniger als Männerdomäne angesehen werden. Wenn du also Interesse und Neugierde verspürst, suche dir ein Fachgebiet, das dich ermutigt, nach Antworten zu suchen. Das schafft nicht nur die Grundlage für Forschung, sondern auch für Interaktionen. Und Interaktionen sind in der Wissenschaft am wertvollsten. Menschen aus der ganzen Welt kommen zusammen und durch Konferenzen, Austauschprogramme oder internationale Stipendien ist die akademische Mobilität sehr hoch. Das ist etwas Großartiges und wirklich vorteilhaft für die eigene Karriere.“

 „Naturwissenschaften oder Mathe sind nicht schwieriger als andere Fächer, obwohl sie diesen Ruf haben. Für mich ist Kunst viel schwieriger, weil sie keine Struktur hat. In Mathe ist 2+2 gleich 4, und zwar immer. Letztlich kommt es auf den Enthusiasmus der Lehrer an und auf die Art, wie sie die Dinge erklären. Einige Schüler, die in der Schule gescheitert sind, wurden später zu den größten Mathematikern oder Wissenschaftlern. Es gibt also keine von Natur aus schlechten Schüler, oder schwierige Fächer: Es kommt auf die Art und Weise an, wie sie einem beigebracht werden“, erklärt Chakraborty.

Während des Studiums fühlte sich Chakraborty zu Physik und Mathematik hingezogen. Es fühlte sich an, als würde man die Teile eines Puzzles zusammenfügen: „Ich wusste, dass ich in der Physik forschen wollte. Zunächst in der theoretischen Physik, aber jetzt bin ich motivierter mich in Themen einzuarbeiten, die mit aktuellen Fragen unserer Zeit zusammenhängen. Eigenschaften von Materialien zu verstehen war schon immer von großer Bedeutung. So können die schädlichen Auswirkungen von Umweltelementen wie Wasserstoff minimiert werden. Konkret beschäftige ich mich mit Aluminiumlegierungen, die in der Luft- und Raumfahrtindustrie genutzt werden. Daher ist meine Arbeit für die Sicherheit dieser Anwendungen äußerst wichtig", sagt Chakraborty. Wasserstoff kann sich in den meisten Metallen und Legierungen auflösen. Seine Wechselwirkung mit dem Kristallgitter ist z.B. für Eisen, Stahl, Nickel, Zirkonium, Aluminium schädlich. Während ihrer Doktorarbeit untersuchte Chakraborty die Wirkung von Wasserstoff in Zirkonium und Zirkoniumhydriden. Die vielversprechenden Ergebnisse boten interessante Möglichkeiten, an die es sich anzuknüpfen lohnte. Am MPIE begann sie mit einer systematischen Kategorisierung der verschiedenen Arten von Metall-Wasserstoff-Wechselwirkungen in der Kristallstruktur und an den Grenzflächen von Defekten. Ihre atomistische Modellierung half zu verstehen, dass bestimmte metallische Lösungen in Legierungen dazu beitragen können, die schädliche Wirkung von Wasserstoff in Aluminium zu verringern. Eine weitere Studie über Zirkonium und Hydride zeigte, dass Lösungen die Bildung von Defekten verstärken können und so die Eigenschaften der Legierung beeinflussen.

„Das MPIE erleichtert den Zugang zu mehr Menschen (über alle Disziplinen hinweg) und Geräten, als es sonst möglich gewesen wäre. Die Zusammenarbeit und Kommunikation zwischen den Abteilungen ist am MPIE einzigartig. An einem Ort kommen so viele Expertinnen und Experten zusammen und man kann viel lernen. In meinem Fachgebiet ist die interdisziplinäre Zusammenarbeit sehr wichtig, da die chemischen Prozesse von Wasserstoffversprödung in viele andere Fachbereiche hineinwirken. Ein Problem aus der Perspektive all dieser verschiedenen Bereiche zu betrachten, ist der beste Weg, um eine ganzheitliche Lösung zu finden. Zu ihrer Position am MPIE sagt Poulami: „Ich habe die Unabhängigkeit an interessanten wissenschaftlichen Fragen zu arbeiten, die mir wirklich am Herzen liegen. Die Forschungsgruppen mit denen ich hauptsächlich zusammenarbeite (die Gruppen von Baptiste und Tilmann), ermutigen mich, meinen Ideen unabhängig nachzugehen.“

Eines der Vorbilder von Chakraborty ist die Mathematikerin Emmy Noether. In einer Zeit, in der Frauen nicht habilitieren durften, wurde sie zu einer der besten Mathematikerinnen und legte mit ihren physikalischen Theoremen die Grundlagen der modernen Physik. Obwohl sich die Situation der Frauen in der Wissenschaft seither verbessert hat, gibt es immer noch eine Kluft zwischen Frauen, die studieren, und solchen, die eine Professur oder eine Führungsposition innehaben: „Es ist immer herausfordernd, vor allem wenn Frauen eine Familie gründen. Aber es gibt Unterstützungsmöglichkeiten und ich denke, wir sollten sie nutzen. Und an alle Frauen, die sich für die Wissenschaft interessieren: Versucht es, gebt euer Bestes und lasst euch von niemandem sagen, dass es zu schwierig, kompliziert oder beängstigend sei. Wissenschaft ist eine Herausforderung, aber genau das macht sie auch interessant und spaßig. Wir brauchen mehr weibliche Vorbilder, also sei dieses Vorbild“.
 

Eine Universität zu gründen, um zu lernen, Wissen zu bewahren und anspruchsvolle Aufgaben zu lösen: Dieses Engagement fasziniert Maram Abu-Muhfouz, Doktorandin am MPIE: „Ich habe mich schon immer für Elektronik, Wissenschaft und der Funktionsweise des Universums im Allgemeinen interessiert. Schon als Kind war ich angezogen von Unbekanntem und Ungelöstem. Dass ich dieser Faszination nun als Karrierepfad nachgehen kann, ist etwas, wofür ich sehr dankbar bin.“

Abu-Muhfouz arbeitet in der Forschungsgruppe "Mikroskopie und Beugung" am MPIE. Sie verwendet korrelative Elektronenmikroskopie und atomistische Simulationen, um β-FeSi2-basierte polykristalline Dünnschichten zu untersuchen. Diese Schichten werden für photovoltaische Anwendungen verwendet, die für eine nachhaltige Energieversorgung unverzichtbar sind: „Um die Materialien zu verstehen und sie weiterzuentwickeln, müssen wir die Mechanismen der Mikrostrukturbildung und ihre funktionellen Eigenschaften verstehen. Daran arbeiten wir mit den modernen Methoden, die uns hier am MPIE zur Verfügung stehen“, erklärt Abu-Muhfouz.

Die hochmoderne Forschung war es, die sie motivierte, sich dem Institut anzuschließen. Die gut ausgestatteten Labore, die Spitzentechnologie und die engagierten Forschungsabteilungen. Aber am MPIE fand sie noch mehr als das: „Neben der Ausstattung und den technischen Dingen fand ich hier Unterstützung, Freundschaft, hervorragende Kolleginnen und Kollegen sowie sinnvolle Forschung. Das ist der wahre Kern des MPIE".  

Um eine wissenschaftliche Karriere zu verfolgen, muss man sich selbst und seine Ziele sehr gut kennen. Und es gibt einige Dinge, die Abu-Muhfouz jungen Frauen, die in die Wissenschaft gehen wollen, empfehlen würde: „Schränkt euch nicht ein. Seid euch jeder einzelnen Phase bewusst und schätzt sie. Seien es Misserfolge, Hürden oder Erfolgserlebnisse. Sich nicht einzuschränken bedeutet auch, seine Möglichkeiten frühzeitig zu analysieren. Zum Beispiel, indem man sich wissenschaftlichen Gesellschaften anschließt, an Wettbewerben teilnimmt oder sich ehrenamtlich engagiert. Denn wie Paul Brandt eindrucksvoll sagte: "Sag mir nicht, dass der Himmel die Grenze ist, wenn es Fußabdrücke auf dem Mond gibt!"".
 

Neue Wissenswege beschreiten

Bereits in der Schule begann Dr. Elisa Cantergianis Faszination für die Wissenschaft. Es war schon immer Neugier, wie die Natur funktioniert, die sie antrieb: "Als es an der Zeit war, das Studienfach  zu wählen, war es irgendwie logisch, einen naturwissenschaftlichen oder ingenieurwissenschaftlichen Weg einzuschlagen. Werkstofftechnik bot eine ausgewogene Mischung aus Physik, Chemie und industrieller Anwendung". Nach ihrem Abschluss arbeitete sie fünf Jahre lang in der Automobil- und Verpackungsindustrie, bevor sie in die Forschung zurückkehrte, um zu promovieren. Jetzt arbeitet Cantergiani als Postdoktorandin am MPIE an einem Projekt über Aluminium: "Von Getränkedosen bis hin zu Automobil- und Flugzeugteilen ist Aluminium zentral für moderne Industrieanwendungen. Ich arbeite daran, seine Textur und Mikrostruktur zu optimieren, damit es besser formbar und somit nutzbarer wird", erklärt sie. Cantergiani führt Kristallplastizitätssimulationen durch, um die Entwicklung der Mikrostruktur und der Textur vorherzusagen und zu ermitteln, wie das Material beim Warm- und Kaltwalzen optimiert werden kann.

Um tatsächlich die Welt und die Natur verstehen zu können, müssen neue Wege beschritten werden: "In der Forschung und im Ingenieurwesen ist es sehr aufregend, Wissenswege zu beschreiten, die noch niemand zuvor ausprobiert hat. Es kann aber auch frustrierend sein, denn wenn man etwas Neues beginnt und es noch niemand zuvor getan hat, kann man viele Fehler machen. Aber hier kommt die Beharrlichkeit ins Spiel. Letztlich wird man mit der Genugtuung belohnt, der Erste zu sein, der etwas Neues ausprobiert. Das ist es, was die Aufregung ausmacht. Eben das gilt als Ratschlag für junge Frauen, die eine Karriere in der Forschung in Betracht ziehen: "Glaubt an euch und eure Fähigkeiten und bleibt dran, auch wenn ein Projekt nicht wie geplant verläuft oder ihr in einem Umfeld arbeitet, in dem Frauen unterrepräsentiert sind. Als Frau, die in einem von Männern dominierten Umfeld arbeitet, hat man manchmal das Gefühl, dass man sich mehr beweisen muss als die männlichen Kollegen. Das ist schwierig, aber es hilft auch dabei, die eigenen Ziele zu verfolgen, egal was passiert.

Ein Symbol für Widerstandsfähigkeit und Beharrlichkeit

Inspiration für diesen Weg kommt von einem von Cantergianis wissenschaftlichen Idolen, der italienischen Neurobiologin Rita Levi-Montalcini: "Sie ist ein Beispiel für Beharrlichkeit, Leidenschaft und Widerstandskraft im Leben. Trotz der antijüdischen Gesetze, die während des Faschismus in Italien erlassen wurden und ihr den Zugang zu Forschungslaboren an Universitäten verwehrten, behielt sie ihre Kraft und Motivation. Sie baute ein kleines Labor in ihrem Schlafzimmer auf, um weiter zu forschen, bis sie in die USA einwandern konnte. Dort verbrachte sie den größten Teil ihrer Karriere und erhielt 1986 den Nobelpreis für Medizin."
 

Dr. Jazmin Duarte versteht Forschung in diesem Sinne: „Wissenschaft ist letzlich Teamarbeit. Jede wissenschaftliche Entdeckung ist das Ergebnis der Arbeit vieler Forscher, die einen Teil ihres Lebens und ihres Fachwissens in diese Entdeckung stecken. Jedes neu entdeckte Konzept, jede Theorie oder jeder Mechanismus, so unbedeutend er uns auch erscheinen mag, kann eine wichtige Rolle im Gesamtbild spielen“, erklärt sie. Eine solche Wissenschaftlerin, die Duarte besonders inspiriert hat, ist Marie Curie. Nicht nur wegen ihrer bahnbrechenden Erkenntnisse in einem von Männern dominierten Bereich, sondern auch wegen ihres Einsatzes für die Menschen: "Während des Krieges reiste Curie mit ihrem selbst entwickelten mobilen Röntgengerät in die Feldlazarette. Sie setzte ihre wissenschaftlichen Entdeckungen ein, um anderen zu helfen. Das bewundere ich sehr."

Forschung wird für Duarte besonders relevant, wenn sie in den Dienst der Menschen gestellt wird: „Die Wissenschaft hat unsere Lebensqualität mit jeder neuen Entdeckung verbessert. Verbesserungen in der Medizin helfen uns, länger und gesünder zu leben. Verbesserungen in der Elektronik ermöglichen es uns, mit Menschen auf der ganzen Welt in Kontakt zu treten, und Verbesserungen bei Strukturmaterialien machen längere Flüge ohne Nachtanken möglich“, sagt Duarte. Mit all diesen Fortschritten im Hinterkopf sieht sie auch den Schutz der Umwelt als einen Dienst am Menschen. Jede wissenschaftliche Verbesserung muss daher durch die Linse ihrer ökologischen Auswirkungen betrachtet werden. Eine große Verantwortung für die zukünftige Forschung.

Nachhaltigkeit ist ein großes Thema am MPIE, an dem auch Duarte arbeitet. Insbesondere die Auswirkungen von Wasserstoff auf das mechanische Verhalten von Materialien. Wasserstoff kann als sauberer Energieträger genutzt werden, aber auch bestimmte Materialien zersetzen.  Er führt zu Brüchen im Material. Ihr Ziel und das ihrer Kollegen ist es, die Auswirkungen besser zu verstehen und Materialien widerstandsfähiger, nachhaltiger und sicherer zu gestalten. Ihre Erkenntnisse könnten auch ein Baustein für die Erkenntnisse kommender Genrationen von Wissenschaftlern sein: "Natürlich brauchen wir in dieser künftigen Generation von Wissenschaftlern auch mehr Frauen. Wissenschaft kann so viel Spaß machen, wenn man mit einem offenen Geist für Entdeckungen und Lernen herangeht. Ich kann Mädchen, die neugierig auf die Wissenschaft sind, nur sagen: Sprecht Wissenschaftlerinnen an, die ihr vielleicht kennt, zum Beispiel am MPIE oder auf Wissenschaftsmessen. Wir haben ein offenes Ohr für alle eure Fragen.“
 

Man könnte Zhus Weg in die Wissenschaft als logische Konsequenz betrachten: „Für mich ist der Einstieg in die Forschung mehr oder weniger mit meiner Persönlichkeit verbunden. Das Aufdecken wissenschaftlicher Zusammenhänge ist wie eine Bergsteigung. Ein Berg mit vielen Gipfeln, bei dem jede Gipfelbesteigung ein kleines Gefühl der Eroberung gibt. Das macht mir sehr viel Freude.“ erklärt Zhu.

Ihre Forschung konzentriert sich hauptsächlich auf drei Aspekte: 1) Materialeigenschaften mit Hilfe von Multiskalen-Simulationsmethoden untersuchen 2) Eine thermodynamische Datenbasis für das Materialdesign aufbauen und 3) die Automatisierung komplexer Simulationsprotokolle durch benutzerfreundliche Tools. Das übergeordnete Ziel ist es, das Design neuer Materialien zu beschleunigen und die Rechenkosten im Sinne der Nachhaltigkeit zu senken.

Das Kernstück der von ihr eingesetzten Simulationsmethoden ist die parameterfreie ab-initio-Simulation auf der Grundlage der Quantenmechanik. Mit dieser Methode lassen sich die makroskopischen Eigenschaften von Materialien auf der Ebene der chemischen Bindungen erklären. Ab-initio-Simulationen sind traditionell auf die Temperatur 0 Kelvin beschränkt: „Wenn man sich auf endliche Temperaturen steigert, wird der Rechenaufwand selbst mit modernen Computern extrem hoch. Die Abteilung Computergestütztes Materialdesign am MPIE ist ein weltweit führendes Team in der Methodenentwicklung. Sie hat eine Methode entwickelt, um die Temperaturgrenze zu überwinden. Jetzt können wir die freie Energie von Festkörpern bis zum Schmelzpunkt mit hoher Effizienz genau berechnen“, sagt Zhu. Darüber hinaus ist die Entwicklung von Phasendiagrammen entscheidend für die Gestaltung von Materialien. Allerdings wurden solche Berechnungen auf der Grundlage von ab initio in den letzten zwei Jahrzehnten durch die extremen Rechenkosten behindert. Um diese Herausforderung zu bewältigen, hat Zhu eine hochmoderne Methode zur Berechnung der freien Energie von Flüssigkeiten entwickelt, die durch den Einsatz von maschinellem Lernen eine deutlich verbesserte Recheneffizienz und ab initio-Genauigkeit kombiniert. Neben diesen wissenschaftlichen Entwicklungen ist sie auch an der Plattform MaterialDigital beteiligt: Eine bundesweite Initiative zur Entwicklung von Infrastruktur- und Softwarelösungen für die gemeinsame Nutzung von Daten, Workflows und Wissen unter Berücksichtigung neuer Konzepte sowie industrieller Bedürfnisse.

Neben der Digitalisierung und Big Data begleitet ein weiteres aktuelles Thema Zhu in ihrem Berufsleben: Die Vereinbarkeit von Familie und Beruf. Zhu selbst hat während ihrer Postdoc-Zeit ihren heute 8-jährigen Sohn zur Welt gebracht: „Eine Karriere in der Wissenschaft ist wettbewerbsorientiert und herausfordernd, besonders für Frauen mit kleinen Kindern. Daher sind Zeitmanagement und gute Organisationsfähigkeiten extrem wichtig, um ein Gleichgewicht zwischen Arbeit und Privatleben herzustellen. Allerdings kann man von unserem Institut viel praktische Unterstützung bekommen, die sehr hilfreich ist.“ Trotz dieser Herausforderungen würde Zhu empfehlen, den wissenschaftlichen Weg einzuschlagen: „Ich persönlich bin der Meinung, dass die Arbeit im wissenschaftlichen Bereich nicht nur die Arbeitsfähigkeit schult, sondern auch den Willen schärft. Was mich betrifft, so bin ich besonders froh, dass ich eine längere Zeit am MPIE verbracht habe. Nicht nur die exzellente Forschungsumgebung, sondern auch die herzliche und menschliche Kultur wird für mich ein lebenslanger Schatz sein. Und selbst wenn man sich irgendwann entscheidet, den wissenschaftlichen Bereich zu verlassen, wird man für den Rest seines Lebens von dem profitieren, was man hier gelernt hat.“
 

Diese Versprödung kann zu katastrophalem Materialversagen führen, wenn sie nicht rechtzeitig erkannt wird. Wie kommt es zu dieser Versprödung und was können wir dagegen tun? Diese Frage beschäftigt Dr. Huan Zhao am MPIE.

Wasserstoffversprödung: Ursachen und Gegenstrategien

Sie arbeitet in der Forschungsgruppe "Mechanism-based Alloy Design" an den Auswirkungen von Wasserstoff in Aluminiumlegierungen: "Wasserstoff ist das kleinste Element, daher ist es so schwierig, ihn auf atomarer Ebene nachzuweisen. Dank der neuen, am MPIE entwickelten Kryo-Transfer-Atomsondentomographie konnten wir die Verteilung des Wasserstoffs aber kartieren und seinen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften von Legierungen verstehen", erklärt Zhao. Aber wie lässt sich der Schaden, den Wasserstoff in Legierungen anrichten kann, vollständig vermeiden? Eine vielversprechende Lösung, die Zhao und ihre Kollegen erforschen, ist die Manipulation der Wasserstoffeinlagerungsstellen, um die Versprödung abzuschwächen. Darüber hinaus erforscht sie das spezifische Korrosionsverhalten von Aluminium, um die Korrosionsbeständigkeit und die Nachhaltigkeit von technischen Werkstoffen zu verbessern.

Ein Blick hinter die Daten

Die tatsächlichen Mechanismen hinter experimentellen Daten zu entschlüsseln macht Huan Zhaos Leidenschaft für ihr Fachgebiet aus: "Das Aufspüren und Einfangen von Wasserstoff in Legierungen hat etwas von Detektivarbeit. Und jeder Beitrag auf diesem Gebiet stärkt mein Selbstvertrauen, denn er bringt uns einen Schritt näher zu mehr Sicherheit im alltäglichen Leben vieler Menschen.“

Der Elefant im Raum: Der Klimawandel

Die Frage ist natürlich nicht, was den Klimawandel verursacht und welche katastrophalen Folgen er hat, sondern vielmehr, wie wir ihn bekämpfen können. Wir müssen unsere Technologie und unsere Lebensweise überdenken, um unsere Zivilisation mit der Umwelt in Einklang zu bringen. Ein wichtiges Thema ist dabei die Stahlproduktion, denn ohne Stahl ist eine moderne Zivilisation nicht denkbar: „Die Stahlindustrie ist sehr wichtig, aber auch der größte Einzelverursacher von CO₂-Emissionen weltweit. Wir brauchen also offensichtlich eine neue, nachhaltigere Stahlproduktion“, erklärt Özgün. Eine mögliche Alternative zur herkömmlichen Stahlproduktion ist die Reduktion von Eisenerzen mit Hilfe von Wasserstoff. Dies ist zwar bekannt, aber es gibt noch einige offene Fragen, die den Einsatz dieser Technologie im großen Maßstab verhindern: „Die Reaktionen des Eisenoxids mit den Verunreinigungen im Eisenerz auf atomarer Ebene sind noch unklar. Dies ist jedoch eine zentrale Frage. Diese Frage zu erforschen, ist mein Ziel als Mitglied unserer Forschungsgruppe für nachhaltige Metallurgie.“
Ein blinder Fleck, der Özgün motiviert. Nicht nur, weil sie ihren Teil zur Bekämpfung des Klimawandels beiträgt, wie sie erklärt: „Einer der Gründe, die mich sehr an dieser Forschung interessieren, ist, dass die Rolle von Verunreinigungen in Werkstoffen lange Zeit zu wenig erforscht wurde und es kein ausreichendes Grundlagenwissen zu diesem Aspekt gibt.“ Und wo könnte man besser Grundlagenforschung betreiben als am MPIE? „Das MPIE ist ein großartiges Institut, das eine gute Arbeitsumgebung mit modernster Technik bietet. Wer neugierig auf Wissenschaft ist, ist hier genau richtig“, fügt Özgün hinzu.

Mehr Fragen, die auf eine Antwort warten

Es gibt noch viele Fragen, die darauf warten, von all jenen beantwortet zu werden, die sich für den wissenschaftlichen Weg entscheiden. Grundlegende Fragen, die uns Einblicke in natürliche Prozesse geben oder unsere Problemlösungsmöglichkeiten erweitern: „Es gibt viel zu lernen und viel zu entdecken in der Welt um uns herum. Alles, was junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler brauchen, ist Neugierde und keine Angst ihren Träumen zu folgen!“
 

Eine Konstellation, die Khushubo Devis Neugierde und Faszination für dieses Gebiet weckte: "Nach meinem Bachelor-Abschluss war ich mir nicht sicher, ob ich eine wissenschaftliche Karriere einschlagen wollte. Doch während meiner Masterarbeit interessierte ich mich immer mehr für die brennenden Fragen der Materialwissenschaften. Dafür muss ich mich herzlichst bei meinen großartigen Professoren und meinen Eltern bedanken. Danach, während meiner Promotion, lernte ich die Interdisziplinarität und die Facetten der Materialwissenschaften wirklich zu schätzen", sagt Devi.

Seit Januar ist sie als Postdoc-Stipendiatin der Alexander von Humboldt-Stiftung am MPIE und arbeitet in der Abteilung Mikrostrukturphysik und Legierungsdesign. Dort forscht sie vor allem an der Herstellung von grünem Stahl: "Forscherinnen und Forscher auf der ganzen Welt suchen nach Strategien CO2-Emissionen zu reduzieren. Der Stahlsektor alleine ist für 8% der weltweiten Emissionen verantwortlich, und diese Zahl wird weiter ansteigen. Angesichts der rasanten Klimaveränderungen brauchen wir dringend nachhaltige Alternativen im industriellen Maßstab", erklärt Devi.

Ihr Hauptaugenmerk liegt auf der Reduktion von Eisenerz unter Wasserstoffatmosphäre. Dieser Reduktionsprozess ist schon bekannt und vielversprechend. Allerdings gibt es noch einige grundsätzliche Unklarheiten, z. B. hinsichtlich der Vorgänge auf mikrostruktureller und atomarer Ebene während der Reduktion. Devi und ihre Kolleg*innen wollen diese Probleme angehen: "Unsere aktuelle Arbeitsidee zielt darauf ab, die genaue Kinetik der Direktreduktion von Eisenerzpellets durch reinen molekularen Wasserstoff und die anschließende Produktion weiterer Eisenoxidtypen zu verstehen. Die Ergebnisse werden mikrostrukturelle und atomare Einblicke in die Zusammensetzung und die Phasenveränderungen geben, die während der Eisenerzreduktion durch Wasserstoff auftreten. Dazu nutzen wir in-situ TEM-Studien (Anmerkung des Autors: TEM: Transmissionselektronenmikroskop), die den Weg für ein besseres Verständnis der Thermodynamik und der kinetischen Barrieren dieses Prozesses ebnen".

Einer von Devis Beweggründen an das MPIE zu kommen, war dessen Reputation, wie sie erklärt: "Die Max-Planck-Gesellschaft ist international für ihre wichtigen wissenschaftlichen Beiträge bekannt. Sie schafft eine einzigartige Atmosphäre, in der Perspektiven und Ideen über Kulturen und Ethnien hinweg ausgetauscht werden können. Darüber hinaus hat das MPIE eine Fülle von inspirierenden Persönlichkeiten hervorgebracht, die immer wieder ihre Hingabe zur Forschung unter Beweis gestellt haben.”

Devi selbst hat keine weiblichen wissenschaftlichen Vorbilder. Dabei sieht sie ihre Mutter durchaus als Vorbild an. Ihre Mutter, die keine formale Ausbildung hat, erkannte stets die Bedeutung von Bildung. Sie ermutigte und unterstützte Devi in ihrem Streben nach Bildung und wissenschaftlichem Fortschritt: "Wenn man diesen unbekannten Pfad der Forschung betritt, muss man sein Ziel immer im Auge behalten. Man braucht nicht außergewöhnlich intelligent zu sein, um Problemstellungen in der Forschung anzugehen. Es erfordert vielmehr Geduld und kontinuierliche Anstrengung, denn es gibt mehr Misserfolge als Erfolge. Gerade die Misserfolge sind aber dein größter Lehrmeister", so Devi.

"Ich erinnere mich, dass ich auf der Suche nach einer Diplomarbeit war. Mir wurde eine im Bereich Materialwissenschaften angeboten und es hat mir gefallen. Die Mikrostruktur und Zusammensetzung zu untersuchen und die Frage, wie sich eine sehr kleine Veränderung auf die thermomechanischen Eigenschaften auswirkt, hat mich einfach nicht losgelassen."

Mit dem technologischen Fortschritt geht der Trend eindeutig in Richtung Miniaturisierung, erklärt Bellón: "In den Materialwissenschaften gibt es den so genannten Größeneffekt: Je kleiner, desto stärker. Aber obwohl das bekannt ist, gibt es immer noch Lücken im Verständnis dieses Effekts im Kontext von Extremsituationen." Bellóns Forschungsschwerpunkt liegt daher auf mechanischen Eigenschaften von nano- und mikroskalierten Materialien unter Extrembedingungen. Dabei werden verschiedene kleine Partikel oder Proben bei sehr hohen Geschwindigkeiten und in einem breiten Temperaturbereich komprimiert. Denn nicht nur die Zusammensetzung kann die Materialeigenschaften beeinflussen, sondern auch die Bedingungen, denen Materialien ausgesetzt sind. 

Bellóns Arbeit ist nie gleich: Es ist eine ständige Herausforderung, die sie auf Trab hält. Materialverhalten ergründen, Experimente interpretieren, Probleme lösen oder Experimente von Grund auf neu entwickeln. Und selbst wenn Experimente nicht funktionieren, geben sie ihr doch Aufschluss darüber, was in einem Material vorgeht. Bellón schätzt diesen kreativen Prozess und auch das Arbeitsumfeld am MPIE: "Bevor ich mich hier beworben habe, kannte ich den guten Ruf des MPIE. Ich habe mit verschiedenen Kolleginnen und Kollegen gesprochen, die hier schon gearbeitet haben oder enge Beziehungen zum Institut pflegen, und sie haben es mir empfohlen. Hier kann ich selbstständig, aber auch gemeinsam mit Kollegen in einem internationalen Umfeld arbeiten, was ich sehr schätze."

In ihrer wissenschaftlichen Laufbahn hatte Bellón kein spezifisches wissenschaftliches Vorbild. Sie hat aber durchaus sehr beeindruckende Frauen kennengelernt. In der Abteilung für Werkstoffe, in der sie ihre Diplomarbeit schrieb, gab es nur weibliche Professorinnen, und die Begegnung mit weiteren beeindruckenden Frauen während ihrer Doktorarbeit inspirierte sie, für ihre Ziele zu kämpfen. Etwas, das auch ihre Mutter ihr mitgegeben hat: “Es gibt etwas, was meine Mutter mir immer gesagt hat: Derjenige, der will, kann mehr als derjenige, der kann. Lass dir also nie von jemandem sagen, was du nicht kannst oder nicht tun sollst. Das sollte von dir selbst kommen." Bellón weiter: "Wenn du in die Wissenschaft gehen willst, würde ich dir auch empfehlen, dich einer Gruppe von Wissenschaftlerinnen anzuschließen, wo du deine Erfahrungen austauschen und von anderen lernen kannst."

"Beim Forschen fühle ich mich wie eine moderne Geschichtenerzählerin. Und die Figuren sind meine Partikel, Werkzeuge und Theorien. Manchmal arbeite ich an einem Rätsel tagelang, aber der Moment, in dem es gelöst ist, dieser glückliche Moment, ist es absolut wert", so Changizi.

Sie arbeitet in der unabhängigen Forschungsgruppe "Nanoanalytik und Grenzflächen" unter der Leitung von Prof. Christina Scheu. Dort forscht Changizi an Lanthanid-dotierten Halbleitern. Die Physik hinter dem Licht hatte sie als Physikerin schon immer fasziniert. Die Teilchen, die sie untersucht, haben lichtproduzierende Eigenschaften, die sie noch weiter zu verbessern versucht. Die hochauflösenden Mikroskope am Institut ermöglichen es Changizi und ihren Kolleg*innen, die Materialien im nanoskopischen Maßstab zu untersuchen und zu prüfen, wie sich die Atome unter verschiedenen Bedingungen verhalten und welche Bedingungen für Anwendungen in der Industrie am günstigsten sind.

Zurück zu den inspirierenden Geschichten und Persönlichkeiten: Eine große Inspiration für Changizi kommt von ihrer Gruppenleiterin Prof. Christina Scheu: "Die Arbeit mit Tina ist sehr anregend und immer spannend. Ihre Hingabe für die Wissenschaft ist unbeschreiblich. Diese Leidenschaft und Energie überträgt sich auf alle ihre Studierenden, auch auf mich. Ich hoffe, dass ich eines Tages auch so eine freundliche und fürsorgliche Leiterin sein kann wie sie." Nicht nur einen Karriereweg hat der Einstieg in die Wissenschaft aufgezeigt, sondern auch persönliche Entwicklung angestoßen: "Persönlich gesehen hat die Wissenschaft mein Selbstvertrauen gestärkt. Sie hat mich beflügelt, bei allem, was ich tue, stärker, geduldiger und selbstbewusster zu sein. Ich glaube, dass man diese Eigenschaften entwickeln muss, um im Leben erfolgreich und glücklich zu sein.

Saba arbeitet am MPIE in der Gruppe für Transmissionselektronenmikroskopie. Dort verknüpft sie die atomaren Strukturen von Korngrenzen mit den Materialeigenschaften, um so strukturierte Korrelationen herzustellen. Korngrenzen sind einer der wichtigsten Bestandteile polykristalliner Werkstoffe und spielen eine entscheidende Rolle bei Werkstoffeigenschaften wie Ermüdungsfestigkeit oder Korrosion und damit beim Gesamtverhalten eines Werkstoffs. Mit Hilfe der Transmissionselektronenmikroskopie und atomistischer Simulationen werden Struktur und Phasenumwandlung spezieller Korngrenzen in Aluminium untersucht. Saba und ihre Kollegen erforschen auch den Einfluss von Verunreinigungen auf Struktur und die Eigenschaften von Korngrenzen und wie diese genutzt werden können, um das Phasenverhalten von Grenzflächen zu beeinflussen.

Was sie an ihrer Arbeit am meisten fasziniert? "Hier am Institut kann ich mit unglaublich wertvollen und hochauflösenden Mikroskopen arbeiten. Das ist ziemlich cool, aber manchmal auch ein bisschen beängstigend. Dank des MPIE bin ich eine der wenigen Menschen auf der Welt, die bis auf atomare Ebene in Aluminiumstrukturen sehen können."

Ihre Begeisterung für die Wissenschaft begann bereits in der Schule. Ihr eigenes Interesse daran die Welt zu verstehen, und Lehrer, die ihre Neugierde förderten, gaben den Anstoß, wissenschaftlich zu arbeiten: "Als ich aufwuchs, war ich zutiefst davon beeindruckt, dass man mit Hilfe der Wissenschaft wirklich etwas in der Gesellschaft bewirken kann. Sie gibt dir das Gefühl, unabhängig und innovativ zu sein." So führte ihr Weg später in die Forschung an das Max-Planck-Institut für Eisenforschung. Nicht nur der hervorragende internationale Ruf, die Ausstattung und die interdisziplinäre Ausrichtung des Instituts, überzeugten sie. Auch die vielen inspirierenden Menschen am Institut, die sich in den Dienst der Forschung stellen, um etwas Neues, möglicherweise Weltveränderndes zu entdecken, machen das MPIE so interessant.

Ihr Weg in die Forschung ist nicht selbstverständlich, wenn man die heutige Welt mit den Bedingungen vor 50 Jahren vergleicht: "Die Generation meiner Großmutter durfte nie studieren. Meine Mutter musste ihr Studium aufgeben, als sie heiratete, um sich um den Haushalt zu kümmern. Jetzt verändert sich die Welt um uns herum, und die Wissenschaft ist die wichtigste treibende Kraft, insbesondere die Technologie. Heute gibt es so viele spannende Möglichkeiten für Frauen, vor allem in der Wissenschaft.“ Flexiblere Arbeitszeiten und unterstützende Initiativen verringern die Herausforderungen, die insbesondere Frauen davon abhalten, eine Karriere in der Wissenschaft anzustreben: "Man kann an der Revolutionierung der Welt beteiligt sein und gleichzeitig Spaß daran haben, neue Dinge zu entdecken."
 

Sie promoviert am MPIE und beschäftigt sich mit der Frage wie unsere Materialien auf atomarer Ebene funktionieren. Dazu untersucht sie in der Abteilung „Struktur und Nano-/ Mikromechanik von Materialien“ die Korngrenzen in reinem Kupfer. Korngrenzen sind Grenzflächen innerhalb von Metallen, die beispielsweise beim Übergang vom flüssigen zu einem festen Zustand entstehen, und bestimmen Materialeigenschaften wie Elektrizität, Härte oder Plastizität. Den atomaren Aufbau solcher Grenzflächen experimentell nachzuweisen, ist allerdings noch nicht sehr lange möglich: „Es braucht extrem hochauflösende Mikroskope, die es nicht an allen Instituten gibt. Das MPIE hat aber die Ausrüstung, dass wir hier wirklich die Welt der Materialien von der atomaren Ebene aus verstehen können.“, so Frommeyer.

Die Entscheidung wissenschaftlich arbeiten zu wollen kam Frommeyer während der Masterarbeit. Denn eine Grundvoraussetzung für wissenschaftliches Arbeiten ist die Bereitschaft sich ausdauernd und umfassend mit einem Thema zu befassen. Einen zusätzlichen Reiz bietet die Gelegenheit etwas zu erforschen, was so noch nicht erforscht worden ist und neue Erkenntnisse zu gewinnen. Nachdem sie in der Recherche für ihre Masterarbeit auch einige Publikationen des MPIE gelesen hatte, bot sich auf einer Veranstaltung des Instituts die Gelegenheit hier promovieren zu können: „Das Institut hat nicht nur einen guten wissenschaftlichen Ruf, es macht Spaß mit so vielen unterschiedlichen Kolleginnen und Kollegen aus aller Welt, gemeinsam und motiviert an einer Fragestellung zu arbeiten.“

Der Weg in ein naturwissenschaftliches Studium und die Forschung ist aber, gerade für junge Frauen, keine Selbstverständlichkeit: „Gerade bei der Wahl eines Physikstudiums sind Unsicherheit und Selbstzweifel dabei. Man fragt sich, ob man gut genug ist das Studium zu schaffen. Aber man darf sich nicht durch die eigene Unsicherheit davon abbringen lassen seinen eigenen Weg zu gehen und das zu machen, was einem Spaß macht.“ Gleichzeitig ist der Weg in die Forschung aber auch mit Herausforderungen verbunden, wie der Vereinbarkeit von Familie und Beruf durch befristete Verträge oder der Notwendigkeit für eine wissenschaftliche Karriere öfter umzuziehen.

Es gibt aber auch weniger gute Motivationen in die Wissenschaft zu gehen, von denen Frommeyer abraten würde: „Aus finanziellen oder Prestigegründen in die Wissenschaft zu gehen macht keinen Sinn. Man braucht die Bereitschaft sich in Themen einzuarbeiten und den Anspruch die Welt verstehen zu lernen. Dann ist Forschung genau das Richtige, denn ein Verständnis der Welt um uns herum ist der erste Schritt, sie zu verändern.“
 

Eine Frage, die auch Dr. Laurine Choisez beschäftigt. Nach ihrem Ingenieursstudium und dem Master in Materialwissenschaften arbeitete sie zunächst in einem anderen Bereich der Materialwissenschaften. Die immer drängendere Klimafrage ließ sie nicht los: „Ich wollte meine Energie, meine Zeit darauf verwenden, Lösungen für eine nachhaltige Zukunft zu finden. Deshalb habe ich mich am MPIE beworben, das einen ausgezeichneten wissenschaftlichen Ruf und gute Ausstattung hat, um optimal forschen zu können.“ so Choisez.

Nachhaltige Metallurgie

Seit kurzem arbeitet sie in der Forschungsgruppe "Nachhaltige Materialsynthese" in der Abteilung "Mikrostrukturphysik und Legierungsdesign". Dort beschäftigt sie sich mit der Mikrostruktur von Eisenpulver auf atomarer Ebene. Eisenpulver kann als recycelbarer Brennstoff verwendet werden. Die Analyse der Mikrostruktur von Werkstoffen zeigt, wie kleine Veränderungen auf atomarer Ebene einen großen Einfluss auf die Materialeigenschaften und die Effizienz nachfolgender Prozesse haben können. Für Choisez geht der Reiz der Arbeit über den Beitrag zum Klimaschutz hinaus: „Das Gebiet ist kaum erforscht und es gibt noch so viel zu entdecken. Das macht die Arbeit hier so spannend. Eisenpulver als Brennstoff wurde von Ingenieurinnen und Ingenieuren untersucht, aber auch von der materialwissenschaftlichen Seite kann man viel zu diesem Forschungsthema beitragen." Die Idee dieses Ansatzes ist es, das Eisenpulver als eine Art wiederaufladbare Batterie zu verwenden. Bei der Verbrennung von Eisen wird Energie erzeugt, und das verbrannte Eisen wird mit erneuerbarer Energie in wiederverbrennbares Eisenpulver umgewandelt. Ein Verfahren, das auch zur Speicherung von überschüssiger Energie aus Sonnen- und Windenergie genutzt werden kann.

Den eigenen Interessen folgen

Der niedrige Frauenanteil im Ingenieursstudium hat sie nicht aufgehalten. Eine Broschüre der Universität warb mit vielen Frauen darin für das Ingenieursstudium. So brach die Broschüre mit dem „männerlastigen“ Ruf des Studiums und stellte mögliche weibliche Vorbilder ganz selbstverständlich dar. Für Choisez bedeutete das Studium und die Arbeit in der Wissenschaft jedoch auch immer, den eigenen Interessen und Herzensangelegenheiten zu folgen. Ein Rat, den sie allen gibt, die sich für eine wissenschaftliche Beschäftigung interessieren: "Habt keine Angst, irgendwo der oder die Einzige zu sein. Zieht es durch. Und wenn ihr das, was ihr tut, mögt und euren Interessen folgt, werdet ihr auch gut darin sein."