Materialien für die Robotik
Salvador Pané i Vidal beginnt am 1. Januar 2020 als Titularprofessor für Materialien für Robotik am Departement Maschinenbau und Verfahrenstechnik. Der 39-jährige Chemiker aus Barcelona verbindet in seiner Forschung Materialwissenschaften mit Robotik im Kleinformat.
Ihre aktuelle Forschung, die durch einen ERC-Grant unterstützt wird, konzentriert sich auf Nanoroboter, die elektrische Felder erzeugen können. Können Sie uns weitere Einblicke in Ihr Projekt geben?
Salvador Pané i Vidal: Wir entwickeln magnetoelektrische Mikro- und Nanoroboter, die unter Anwendung eines externen Magnetfeldes elektrisch polarisiert werden. Das drahtlos erzeugte elektrische Feld kann dann zur Elektrostimulation von Zellen für deren verstärkte Proliferation oder Differenzierung genutzt werden. Das Ziel ist die Entwicklung intelligenter multifunktionaler Nanoroboter, die die Neuverdrahtung der neuronalen Schaltkreise des zentralen Nervensystems elektrostimulieren. Eine weitere Anwendung ist die Nutzung der Magnetoelektrizität zur Auslösung oder Kontrolle chemischer Reaktionen.
Was sind die grössten Herausforderungen?
Die Steuerung des elektrischen Feldes, das auf dem magnetoelektrischen Mikro/Nanoroboter erzeugt werden kann, ist entscheidend für die Feinsteuerung eines bestimmten Prozesses wie z.B. der Zellstimulation. Für die Materialsynthese bedeutet dies, dass der Herstellungsprozess der Nanoroboter optimiert werden muss, um magnetoelektrische Architekturen mit der höchstmöglichen Leistung zu erreichen. Da diese Kleinroboter als Therapeutika eingesetzt werden sollen, wird die Materialauswahl schwieriger, da wir uns für biokompatible Materialien entscheiden müssen. Wenn sie für die Implantation in den Körper bestimmt sind, müssen sie immer stabil sein. Wenn sie für die Ausscheidung bestimmt sind, müssen sie klein genug sein, damit der Körper sie sicher handhaben kann. Unterhalb von 10 Nanometer (nm) können Nanostrukturen via Nieren ausgeschieden werden. Eine weitere Herausforderung besteht darin, die magnetoelektrischen Eigenschaften zu erhalten, auch wenn das Material auf Mikro- und Nanoskalen miniaturisiert ist.
Sie sind 2008 an die ETH Zürich gekommen und haben 2010 das Elektrochemie-Labor am IRIS gegründet. Was schätzen Sie als Forschender an der ETH?
Die ETH Zürich bietet eine Fülle von Möglichkeiten und ist eine renommierte Institution in ausgezeichneter geographischer Lage. Als ich 2007 zum ersten Mal als Gastdoktorand kam, war ich fasziniert zu sehen, dass es für das, was ich untersuchen wollte, im Grunde keine Grenzen gab. Die ETH bietet eines der besten Ökosysteme für Wissenschaftler.
Wie verändern sich Ihre Verantwortlichkeiten mit Ihrer neuen Position als Professor? Und auf welche Aufgaben freuen Sie sich besonders?
Ich werde die Studierenden wie bislang als Betreuer und durch meine Vorlesung über Nanorobotik unterstützen. Ich halte diese Vorlesung bereits seit fünf Jahren und bin stolz darauf, dass viele Studierende, die ihre Chemiekenntnisse fast vergessen hatten, ihr Interesse an dem Thema wiederentdeckt haben. In Zukunft plane ich, einen neuen Kurs über elektrochemische Verfahren anzubieten, der elektrochemische Techniken wie Galvanisieren oder Anodisieren umfassen soll.
Wie haben Sie Chemie für sich entdeckt?
Ich habe es geliebt, wie Chemie an meiner Schule «Jesuïtes de Casp» in Barcelona unterrichtet wurde. Von Tag Eins, als ich das Chemielabor meiner Schule betrat, war ich von all den Glasgefässen fasziniert. Der Raum war alt und erinnerte mich an ein Labor aus dem frühen zwanzigsten Jahrhundert. Als ich nach Hause kam, fragte ich meine Mutter, die in einer Apotheke arbeitete, ob sie mir ein paar Flaschen und Bechergläser besorgen könne.
Wie sind Sie darauf gekommen, Chemie mit Robotik zu kombinieren?
Für meine Doktorarbeit habe ich mich mit der galvanischen Abscheidung von magnetischen Legierungen beschäftigt. Damals forschte Professor Brad Nelson an der University of Minnesota an einer ähnlichen Fragestellung. Gegen Ende meiner Forschung erhielt ich von der katalanischen Regierung einen Zuschuss für einen Auslandsaufenthalt in einem Labor. Da Brad Nelson gerade an der ETH angefangen hatte, bin ich in die Schweiz gegangen und habe dort die faszinierende Welt der magnetischen Mikro- und Nanoroboter entdeckt. Seitdem wende ich mein Wissen über elektrochemische Fertigung auf die Kleinrobotik an.
Was empfehlen Sie Studierenden, die eine Karriere in der Forschung anstreben? Welche persönlichen Eigenschaften braucht man?
Neugierde, Ausdauer und Selbstkritik gehören zu den Eigenschaften, die ich bei den Studierenden am meisten bewundere. Die Kombination dieser drei resultiert in der Regel in harter, systematischer und origineller Arbeit.
Was gefällt Ihnen am besten am Leben in der Schweiz?
Da ich aus Barcelona komme, bin ich eher eine geschäftige Stadt gewöhnt. Die Schweiz ist ruhiger. In meiner Freizeit komponiere ich Musik für katalanische Gedichte. Insofern ist Stille für mich wichtig. Die Schweiz bietet eine wunderschöne Naturlandschaft inklusive Alpen und ein bemerkenswert gut erhaltenes historisches Erbe aus mittelalterlichen Burgen und Schlössern, prächtigen Rokokoabteien und Klöstern. Einer meiner Lieblingsorte ist das Kloster Einsiedeln und ich liebe auch die Jugendstilgebäude in Zürich.