Ausstellung

Zauber der Kristalle

Natürliche Kristalle faszinieren als Mineralien und Edelsteine durch ihre Formen, Farben und ihren Wert die Menschen seit Jahrtausenden. Seit der Steinzeit werden Kristalle als Schmuckstücke geschätzt. Da man früher dachte, Bergkristalle bestünden aus gefrorenem Wasser, bedeutete das griechische Wort "Kristallos" ursprünglich Eis, bevor sich die heutige Bedeutung etablierte. Fast jede Substanz kommt in kristalliner Form vor. Beispiele sind Salz, Zucker, Arzneimittel, Metalle – aber auch Nierensteine. Über 98% der festen Erde sind kristallin.

Wegbereiter für High-Tech

Mit dem technischen Wandel im 20. Jahrhundert bekamen Kristalle dann eine vollkommen neue Bedeutung. Ihre besonderen physikalischen Eigenschaften ermöglichten erst Techniken, wie die moderne Kommunikations- und Medientechnik, die heute in unserem Alltag unverzichtbar sind.

Zunächst wurden vor allem natürliche Kristalle für technische Anwendungen genutzt. Heute werden "maßgeschneiderte" Kristalle im industriellen Maßstab hergestellt, die es in der Natur überhaupt nicht oder nicht in der geforderten Größe, Reinheit und Perfektion gibt.

Jede moderne Elektronik, ob im Haushaltsgerät, im Smartphone, in der Energieversorgung oder in Fahrzeugen basiert heute wesentlich auf der Verwendung von Silizium-Kristallen. Silizium kommt in der Natur beispielsweise als Quarzsand (Siliziumdioxid) vor. Ein künstlich hergestellter, (fast) perfekter Kristall aus elementarem Silizium ist ein Halbleiter, bei dem die elektrische Leitfähigkeit zwischen der von elektrischen Leitern und der von Isolatoren liegt. Durch Einbringen von Fremdatomen (Dotieren) können dann die elektrischen Eigenschaften, die Leitfähigkeit des Siliziums gezielt eingestellt werden. Lässt man auf mikroskopischem Maßstab verschieden dotierte Gebiete im Siliziumkristall aneinanderstoßen, so lassen sich damit Dioden oder Transistoren realisieren – die Grundbausteine der Mikroelektronik. Damit haben Kristalle fast unbemerkt unser tägliches Leben erobert.

Vom Weltraum in die Solaranlage – Forschungs-Power aus Franken

Was kaum jemand weiß, ist, dass viele zentrale Entwicklungen in der Halbleiterkristalltechnik und Mikroelektronik aus der Metropolregion Nürnberg kommen. Bereits seit Mitte des 20. Jahrhunderts werden hier wichtige Forschungsergebnisse erarbeitet.

Die Ausstellung "KRISTALLE! – Schlüsselmaterialien für das 21. Jahrhundert" basiert auf den wissenschaftlichen Projekten des Erlanger Fraunhofer- Instituts für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB. Sie illustriert und erläutert anschaulich am Beispiel von zahlreichen Originalstücken und Infotafeln den Einsatz von künstlichen Kristallen auf dem Gebiet der Photovoltaik, des Mobilfunks, der Mikro- und Leistungselektronik sowie der LED-Beleuchtung. Präsentiert wird auch, wie mit grundlegenden Experimenten im Weltraum die Herstellung, die Qualität und die Wirtschaftlichkeit industriell hergestellter Kristalle, zum Beispiel für Solarzellen, verbessert werden. Die Ausstellung ist daher die ideale Ergänzung zur gleichzeitig gezeigten Ausstellung "ALL.TÄGLICH!", die den Einfluss von Weltraumforschung auf Alltagsgegenstände beleuchtet.

Ausstellung "ALL.TÄGLICH!"