Die Kristallzüchterin
Kathleen Schindler arbeitet an der Herstellung technologischer Kristalle
Es ist, wie sie sagt, die Freude am Handwerklichen, die sie antreibt. Der Reiz, etwas herzustellen. Die Faszination des Materials. Das war so in ihrer Zeit am Museum für Naturkunde Berlin, wo sie mit Probesubstanzen arbeitete, die aus Fossilien gewonnen worden waren. Das ist jetzt in Adlershof nicht anders, wo sie Kristalle beim allmählichen Heranwachsen unter kontrollierten Bedingungen betreut.
Vor fast drei Jahren hat Kathleen Schindler die Stelle als technische Mitarbeiterin am Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ) angetreten. Gelangweilt hat sie sich bisher nie. Im Gegenteil: „Ich lerne immer wieder etwas Neues.“ Derzeit arbeitet sie in der Halbleiterproduktion. Hier entstehen aus einer Siliziumschmelze hochwertige Siliziumeinkristalle, die extern bei weiteren Partnern in mehreren Schritten zu Bauelementen für Sensoren, Mikrochips und andere elektronische Anwendungen verarbeitet werden.
Zur Kristallzüchtung kam sie eher indirekt. Der Vater Physiker, sie selbst war als Schülerin fasziniert vom naturwissenschaftlichen Unterricht – so schien der Weg in die Welt der MINT-Fächer vorgezeichnet. Ursprünglich hat Schindler Geowissenschaften studiert und sich dabei mit natürlichen Materialien beschäftigt. Als Laborantin im Naturkundemuseum war sie anschließend an der Analyse stabiler Isotope beteiligt, die dem Material von Knochen aus der Frühgeschichte der Erde entstammten. Solche stabilen Isotope bieten Anhaltspunkte, anhand derer sich Erkenntnisse über die Lebensumstände urzeitlicher Geschöpfe gewinnen lassen, über ihre Ernährungsgewohnheiten, auch über die klimatischen Bedingungen, denen sie ausgesetzt waren. Das IKZ lernte sie in der „Langen Nacht der Wissenschaften“ kennen – und entdeckte ein Arbeitsfeld, das sie bis heute fasziniert.
In ihrem Alltag geht es vor allem darum, den Kristallen beim Wachsen zu helfen – und das klingt einfacher, als es ist. Alles muss genau passen: die Temperatur, die Geschwindigkeit und der Ablauf insgesamt. Schon kleine Veränderungen können dafür sorgen, dass der Kristall nicht so wächst, wie er soll.
Ein Verfahren, mit dem sie arbeitet, ist das sogenannte Float-Zone-Verfahren. Dabei wird ein Siliziumstab an einer kleinen Stelle erhitzt, sodass dort etwas schmilzt. Diese flüssige Stelle wandert langsam am Stab entlang und dahinter entsteht Stück für Stück ein neuer Kristall. Das passiert nicht schnell, sondern ganz ruhig und gleichmäßig – oft über mehrere Stunden.
Während dieser Zeit muss Schindler den Prozess ständig im Blick behalten. Sie kontrolliert die Einstellungen, beobachtet den Verlauf und greift ein, wenn etwas nicht stimmt. Dabei braucht sie vor allem Geduld, Konzentration und ein gutes Gefühl dafür, wie sich der Prozess entwickelt.
Was den Beruf besonders macht, ist die Mischung aus Technik und praktischem Arbeiten. Es wird mit Maschinen gearbeitet, aber gleichzeitig auch sehr nah am Material. Vieles wird mit der Zeit durch Erfahrung erlernt – zum Beispiel, wann etwas „richtig läuft“ und wann nicht.
Das IKZ gilt als europäischer Leuchtturm auf dem Feld der Erforschung und Erzeugung technologischer Kristalle. Seine Produkte sind vielseitig verwendbar; sie leiten Wärme oder Elektrizität, bündeln Laserlicht, reflektieren Ultraschall. Vielseitig ist auch das Kompetenzspektrum des Instituts, das zunehmend an Attraktivität für den wissenschaftlichen Nachwuchs gewinnt. In den vergangenen Jahren hat das IKZ seine Anzahl an angebotenen Doktorandenstellen immer weiter ausgebaut. Derzeit sind hier rund dreißig Dissertationen über Themen aus dem Bereich der Kristallforschung und -entwicklung in Arbeit.
Dr. Winfried Dolderer für Adlershof Journal