Kaliumwassergläser, Aluminium-Metaphosphate und Festkörper-Kernspinresonanzspektroskopie: Damit beschäftigte sich Ali Masoudi Alavi in seiner Doktorarbeit. Klingt kompliziert, ist es auch. Gleichzeitig liefert die Arbeit aber auch spannende Ergebnisse, die schon in verschiedenen Bereichen genutzt wurden. Der 36-Jährige promovierte am Campus Koblenz am Institut für integrierte Naturwissenschaften, wo er als wissenschaftlicher Mitarbeiter bei der Arbeitsgruppe technische Chemie und Korrosionswissenschaften aktiv ist.

Um was ging es in Ihrer Doktorarbeit?

In meiner Doktorarbeit habe ich die Reaktion von Kaliumwassergläsern und Aluminium-Metaphosphaten untersucht. Das ist eine Art Zwei-Komponenten-System, also ein Binder und ein Härter. Der verfestigte Binder ist sehr beständig gegenüber Säure und wird deshalb beispielsweise im Säurebau und der Kanalisation eingesetzt, wenn säurefeste Steine verfugt werden müssen. Ich habe unter anderem untersucht, welche Wechselwirkungen es zwischen den Komponenten gibt und welche Eigenschaften dadurch entstehen. Dazu schaute ich mir Phasen und Struktur der Materialien an. Der Fokus lag vor allem auf kristallinen und amorphen Phasen.

Wie kann man sich solche kristallinen und amorphen Phasen vorstellen?

Stellen Sie sich beispielsweise Kochsalz vor: Kochsalz hat grundsätzlich eine kristallförmige Struktur. Wenn man Salz immer weiter verkleinert, ist es irgendwann so klein, dass die Kristallstruktur verschwindet. Amorphe Strukturen kann man sich genauso vorstellen: Die Ordnung der Bauteile innerhalb der Struktur nimmt schnell ab, sodass nur noch eine Nahordnung vorliegt.

Wie sind Sie auf das Thema gestoßen?

Das Projekt wurde von einer Stiftung ausgeschrieben. Professor Dr. Dr. h.c. Peter Quirmbach und Dr. Almuth Sax vom Institut für Integrierte Naturwissenschaften haben das Projekt beantragt und ich habe es später übernommen. Da war ich schon wissenschaftlicher Mitarbeiter in Koblenz. Dort habe ich meinen Master gemacht und direkt promoviert. Das Spannende an meinem Forschungsprojekt ist, dass es zu den untersuchten Materialien, also Kaliumwasserglas und Aluminiumphosphat, bisher wenige wissenschaftliche Erkenntnisse gibt. Es gibt kaum Literatur  zu den strukturellen Wechselwirkungen. Bisherige Erkenntnisse dazu entstanden vor allem durch Ausprobieren. Dadurch kam die Idee zustande, die Wechselwirkungen wissenschaftlich zu erforschen.

Was haben Sie genau untersucht? Wie liefen die Untersuchungen ab?

Es ging, wie gesagt, vor allem um die Struktur der Stoffe. Ich führte Untersuchungen mithilfe von Röntgenbeugeanalyse und Festkörper-Kernspinresonanzspektroskopie (NMR-Spektroskopie) durch. Das war notwendig, um auch die nicht-kristallinen Strukturen untersuchen zu können. Außerdem habe ich weitere spektroskopische Methoden angewandt, welche die Erkenntnisse aus den obigen Untersuchungen bestätigten. Mit ihnen konnte ich die tatsächliche Zusammensetzung der Stoffe bestimmen und dadurch Rückschlüsse auf die Eigenschaften ziehen. Hilfreich ist das für den konkreten Anwendungsfall, wenn es beispielsweise um die Säureresistenz oder die Festigkeit der Materialien geht. Das ist auch das Neue an der Studie: Mithilfe meiner Ergebnisse kann vorausgesagt werden, welche Eigenschaften entstehen. Je nachdem, wie man die beiden Stoffe Kaliumwasserglas als Binder und Aluminium-Metaphosphat als Härter vereint, unterscheiden sich die Eigenschaften. Das ist auch vom Mischungsverhältnis abhängig und davon, wie der Härter modifiziert ist. Um herauszufinden, wie die unterschiedlichen Zusammensetzungen und Modifikationen wirken, mussten bisher viele Messreihen durchgeführt werden. Jetzt verstehen wir die Vorgänge genauer und können dadurch verschiedene Faktoren im Vorfeld einschätzen und so voraussagen, welche Eigenschaften entstehen.

Wollten Sie schon immer in die Forschung?

Ja, das war mir sehr schnell klar. Forschen und zu neuen Erkenntnissen kommen, das finde ich sehr interessant. Forschung wird außerdem nie langweilig. Dadurch, dass die Projekte durch Drittmittel von verschiedenen Geldgebern finanziert werden, kommen ständig neue Fragestellungen. Das finde ich gut, man braucht immer mal wieder einen Wechsel für das Gehirn.

Welches Thema hat ihnen bisher am meisten Spaß gemacht?

Tatsächlich meine Doktorarbeit. Zum einen konnte ich damit einen wissenschaftlichen Beitrag leisten, der auch im konkreten Anwendungsfall, zum Beispiel für Unternehmen, hilfreich ist. Das Forschungsfeld ist überhaupt noch nicht abgeschlossen, obwohl die Materialien schon seit vielen Jahren Anwendung finden. Häufig hatten Unternehmen dieses Wissen, behielten ihre Rezepturen aber für sich, um einen Marktvorteil zu haben. An meine Forschung können dagegen andere Wissenschaftler anknüpfen und das Feld weiter untersuchen. Zum anderen ist das Thema nicht nur trockene Theorie. Dadurch, dass die Materialien häufig verwendet werden, kann man sich alles leicht am konkreten Anwendungsfall vorstellen. Das Kraftwerk Fukushima wurde zum Beispiel unter anderem mit Materialien aus Wasserglas-Strukturen abgedichtet, damit das radioaktive Wasser nicht in den Ozean fließt.

Wie kamen Sie nach Koblenz? Und wo haben Sie vorher studiert?

Mein Diplom habe ich an der Justus-Liebig-Universität in Gießen gemacht. Koblenz war dann reiner Zufall. Hier war eine volle Stelle mit Aussicht auf Promotion ausgeschrieben. In den Naturwissenschaften ist eine Promotion oft essenziell. Außerdem werden normalerweise nur halbe Stellen angeboten. Deshalb war das für mich doppelt interessant: Es gab spannende Projekte und die Finanzierung hat gepasst. Der Bewerbungsprozess lief relativ einfach ab. Ich habe eine Bewerbung geschickt, bin zum Vorstellungsgespräch gefahren und hatte schnell die Zusage.

Gibt es weitere Aufgaben neben der Forschung?

Aktuell betreibe ich hauptsächlich Forschung. Im Sommersemester betreuen meine Kollegen und ich zusätzlich das physikalisch-chemische Praktikum, wir halten die Kolloquien ab und korrigieren die Praktikumsberichte der Studis. Manchmal übernehmen wir auch Vorlesungen, wenn die Dozenten keine Zeit haben. Die Lehre macht mir auch Spaß. Natürlich fällt da ein Tag pro Woche weg, der für andere Arbeit nötig wäre, aber generell gefällt mir die Arbeit mit den Studierenden sehr.

Wie sieht ein normaler Arbeitstag aus?

Das kommt auf den Arbeitsschritt an: Vieles wird am Rechner gemacht, so zum Beispiel die Auswertung der Messungen. Wenn ich die Messungen durchführe, gehe ich natürlich in das Labor. Dort muss zuerst die Probe ausgesucht und vorbereitet werden. Während des Messvorgangs muss ich dann abwarten. Die Zeit nutze ich oft für Literaturrecherche. Das ist ein großer Zeitfresser in der Forschung, gehört aber dazu: Man muss nicht immer das Rad neu erfinden. Manchmal, wenn ich etwas publiziere, muss ich auch viel schreiben. Aber die meiste Zeit ist eigentlich nötig, um Messreihen auszuwerten. Da darf man auch nicht zu schnell sein, ein kritischer Blick auf die Ergebnisse ist wichtig. Nicht jedes Ergebnis entspricht dem, was es eigentlich ist. Man darf keine falschen Schlüsse ziehen.

Was kann da zum Beispiel schieflaufen?

Vor allem kann etwas schieflaufen, wenn man sich keine genauen Gedanken macht, was gerade mit einer Probe passiert. Wenn beispielsweise eine Probe bei mehreren tausend Grad im Ofen war, um eine bestimmte Reaktion hervorzurufen, dann muss sie danach abkühlen. Und je nachdem, wie schnell sie abkühlt, können mehr oder weniger kristalline Phasen gemessen werden. So was muss immer mitberücksichtigt werden. Oft gibt es auch nicht das Experiment, das zu den perfekten Ergebnissen führt. Dann müssen wir viele verschiedene Tests machen und sie logisch miteinander vereinen.

Haben Sie bei Ihrer Arbeit mit einer anderen Uni kooperiert?

Ja. Um die Festkörper-Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) durchführen zu können, habe ich die Technische Universität Darmstadt kontaktiert. Damals hatten wir hier in Koblenz noch kein Gerät dafür. Also habe ich mich dort einfach gemeldet, einen Termin bekommen und mein Vorhaben vorgestellt. Die haben dann eingewilligt. So sollte Forschung sein. Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Universitäten finde ich sehr wichtig. Professor Dr. Gerd Buntkowsky ist der Professor für Festkörper-NMR in Deutschland. Ich habe viele Studien und Bücher von ihm gelesen. Ihn anzuschreiben, hat mich deshalb auch einiges an Überwindung gekostet. Umso schöner fand ich es dann, als unser Gespräch vor Ort sehr gut und produktiv ablief. Wir haben auf einer gemeinsamen wissenschaftlichen Grundlage diskutiert. Vor allem der Mitarbeiter, der für die Gerätschaften und die eigentlichen Messungen verantwortlich war, konnte mir gut weiterhelfen. Die jahrzehntelange Erfahrung der Wissenschaftler war für meine Untersuchungen sehr hilfreich.

Was müssen Studierende mitbringen, die gern promovieren möchten?

Sie sollten den Mut haben, auf andere zuzugehen, wenn es zum Beispiel um die Zusammenarbeit mit anderen Unis geht. Mehr als Nein sagen kann das Gegenüber ja nicht. Man kann also nur gewinnen. Durch solche Aktionen entstehen manchmal sogar weitere gemeinsame Projekte. So funktioniert die Vernetzung von Universitäten. Jede Uni ist schließlich unterschiedlich ausgestattet. Davon kann man profitieren. Außerdem ist Durchhaltevermögen wichtig. In den wenigsten Fällen bekommen Forscher die erwünschten Ergebnisse sofort. Häufig läuft etwas schief, Geräte funktionieren nicht oder Proben gehen kaputt. Das ist manchmal schon hart. Wer sich für eine Promotion entscheidet, sollte sich von so etwas nicht entmutigen lassen. Das Wichtigste ist, ein Forschungsfeld zu finden, das man gern ausleuchten möchte. Dabei sollte man den Horizont nicht verlieren. In einem Bereich kann leicht immer und immer weiter geforscht werden. Bei einer Doktorarbeit ist es daher auch wichtig, irgendwann zum Punkt zu kommen und ein Ende zu finden.

Wie geht es für Sie weiter?

Im Moment sind wir an neuen Forschungsprojekten dran, wir warten aktuell noch auf die Bewilligung der Drittmittelgeber. Wenn das klappt, würde ich sehr gerne weiterhin in Koblenz bleiben.

Interview:  Rebecca Singer