Timm Wilke

• Professor
• Professor (Full) at Carl von Ossietzky University of Oldenburg

By adding nanoparticles to classical polymer systems, new functional materials with tailored properties can be obtained. The great variety of possibilities opens up just as many interesting fields of application for industry and science. Following on from this, this article will present how the classical educational subject area of polymers can be...

Angesichts der stetig wachsenden Anzahl an Kraftfahrzeugen auf den Straßen verbleibt der Bedarf an konventionellen Kraftstoffen unverändert hoch. Trotz eines erkennbaren Trends zur Elektromobilität in einigen Industrieländern werden Verbrennungsmotoren insbesondere in Schwellen-und Entwicklungsländern noch für Jahrzehnte eine tragende Rolle spielen...

In current research, molecular light-driven catalytic units are linked to hierarchically structured soft matter matrices and used to convert solar radiation into chemical reactivity for photocatalytic water splitting. This article describes the development of a simplified hydrogen evolution reaction that transfers selected results to the student la...

The acquisition of quantitative measurement data has been a challenge in chemistry education for a long time, as the required measurement devices are often too old, error-prone, complicated to operate, or simply too expensive. This paper presents the LabPi digital measurement station, which addresses this problem and provides a solution for science...

This publication presents a series of experiments in the field of nanomedicine for high school chemistry education and student laboratories, developed as a collaborative project between chemistry didactics and chemical research. In this context, polymeric nanocarriers represent a promising approach for drug delivery, acting as “smart packaging mate...

Mit der künstlichen Intelligenz steht ein neues Werkzeug zur Verfügung, mit dem zahlreiche Dimensionen des Unterrichtsgeschehens neu gedacht und gestaltet werden können [1]. Aktuellen Umfragen zufolge nutzen 75% der Lerner:innen schon generative KIs wie etwa ChatGPT für eigene Lernaufgaben [2], zudem wird ChatGPT auch für die Unterrichtsplanung in...

An der Friedrich-Schiller-Universität Jena wurde ein neues Konzept für den integrativen Einsatz digitaler Medien im Schülerlabor entwickelt [1]. Dafür werden Schülerlaborkurse in Form von digital-differenzierten Lernmodulen angeboten. Digital-differenzierten Lernmodulen liegt eine Differenzierungsmatrix zu Grunde. Durch diese werden Aufgaben vertik...

Schülerlabore versuchen oftmals durch ein attraktives Angebot die Teilnehmenden für die zuge-hörigen Fachwissenschaften zu begeistern. Nach Haupt et al. (2013) können dabei verschiedene Kategorien unterschieden werden, von denen das klassische Schülerlabor am weitesten verbrei-tet ist. Dabei sind sie in der Regel auch erfolgreich, zumindest was die...

With growing diversity in the population, the need for more personalized learning in education arises. Digital media offers great potential to support students and individualize their learning experience (Holmes et.al., 2018). With this in mind, we developed an easy to create and adaptable learning method for digital and complexity-differentiated l...

Digitalen Medien wird das Potential zugeschrieben, Schüler*innen zu Sachkundigen des eigenen Lernens zu machen. Darunter wird z.B. verstanden, dass sie Reihenfolge und Schwierigkeitsgrad der Aufgaben selbst wählen können und dabei von digitalen Lernumgebungen unterstützt werden. Am Schülerlabor Chemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena wurde d...

At the Friedrich Schiller University Jena, a platform called digitalchemlab is being established, dedicated to the use of and research into digital media in chemistry teaching. The platform and its aims and goals will be presented in this paper. A first research project investigates the integration of digital media in an out of school student labor...

Digital-differenzierte Lernmodule haben sich in ihrem ersten Einsatz im Schülerlaborkontext als vielversprechende Methode für die Vermittlung chemischer Inhalte erwiesen. Während ihr Einsatz als Alternative zum Stationenlernen im klassischen Schülerlabor weiter erforscht werden soll, stellt sich die Frage, inwiefern diese auch in der Schule eingese...

Was Forschende im Labor treiben, ist interessant, aber oft nicht allgemeinverständlich. Ein Transferkonzept, in dem Fachwissenschaft und Fachdidaktik eng kooperieren, macht aktuelle Forschung auch für Schüler:innen erfahr‐ und fassbar.

In diesem Beitrag werden zwei Versuchsreihen zum Thema Nanomedizin für die Oberstufe und Schülerlabore präsentiert. Es wird das Prinzip der „Nanocarrier“ vorgestellt, die genutzt werden können, um Wirkstoffe zielgerichtet zu Organen und infiziertem Gewebe zu transportieren. Dadurch können lokal eine höhere Wirkstoffdosis erreicht und gleichzeitig N...

This publication introduces a digital learning module on the topic of nanomedicine for chemistry education in high schools and for student laboratories. Nanoparticles provide a modern approach for treating diseases. By encapsulating active ingredients in nanoparticles the ingredients are not distributed in the entire body, but can be specifically t...

Photochemische Prozesse sind die Grundlage des Lebens auf der Erde. In der aktuellen Forschung wird Sonnenlicht verstärkt genutzt, um “grünen” Wasserstoff zu erzeugen. Hierfür werden Photosysteme entwickelt, die möglichst effizient und langlebig arbeiten sollen. Eine innovative Methode zur Leistungssteigerung ist der Einschluss solcher Photosysteme...

Digitale Messwerterfassung im Unterricht muss weder kompliziert noch teuer sein! Das Titelbild zeigt, wie ein CO2‐Sensor mit der kostenfreien LabPi‐Software als Low‐Cost‐CO2‐Ampel mit grafischer Anzeige eingesetzt werden kann. Im Beitrag „Luftqualität: Eine günstige CO2‐Ampel für den Klassenraum“ von M. Wejner und T. Wilke ab S. 64 werden Aufbau un...

An der Friedrich-Schiller-Universität Jena wird die Einrichtung und Erprobung eines digitalen Schülerlabors weiter vorangetrieben. Dabei sollen klassische und bewährte Aspekte des Schülerlabors (z.B. das eigenständige Experimentieren) mit zukunftsweisenden Möglichkeiten der digitalen Welt (z.B.modellhafte Darstellungen von Prozessen auf derTeilchen...

Digitalen Medien wird das Potenzial zugeschrieben, Schüler:innen zu Experten des eigenen Lernens zu machen. Darunter wird verstanden, dass sie den eigenen Lernprozess kontrollieren und Zeitpunkt, Art und Umfang der Unterstützung selbst bestimmen können. An der Friedrich‐Schiller‐Universität Jena entsteht im Bereich der Chemiedidaktik deshalb ein Sc...

Sonnencreme, leistungsstarke Akkus und Antigenschnelltests sind nur drei Produkte, die „Nano-Materialien enthalten. Die Eigenschaften der Nanodimension sind genauso faszinierend wie alltagsrelevant und erweitern schultypische Struktur-Eigenschafts-Betrachtungen. In den neuen Bildungsstandards für die Sekundarstufe II sind die Themenfelder „Nanostr...

The treatment of infections and inflammatory reactions is a current and ubiquitous topic worldwide, especially considering the current SARS-CoV-2 pandemic. The local and appropriate immune response is critical in combating these diseases since an overshooting immune response outside the infected area can cause severe and systemic damage to the body...

Chemical reactions with light are the basis of life on earth and currently highly relevant with regard to the climate debate. However, their importance is not yet adequately reflected in school education, and consideration in chemistry classes is often limited to narrow focal points, such as photovoltaics or light as a possible radical starter. To...

The production of hydrogen with sunlight is becoming increasingly important and is a central building block for a sustainable energy supply. One approach in current research is to embed a light-driven catalytic molecule within a hierarchically structured soft matter matrix to use solar radiation for driving a chemical reaction for photocatalytic wa...

As nanotechnology and nanomaterials continue to be further developed, particularly in nanomedicine, not only are new approaches being researched to treat complex diseases, but they are also becoming available in large quantities for everyday use. This accessibility offers many novel possibilities to contextualize nanomaterials in applications for h...

The potential to make students experts in their own learning is often allocated to the use of digital media in learning settings [1]. At the Friedrich Schiller University of Jena, a chemical student laboratory is therefore being created, which will serve to test and research the use of digital media within a chemistry (lab) context. This digitalche...

A small, low-cost, self-produced photometer is implemented into a synthesis robot and combined with a modified UV chamber to enable automated sampling and online characterization. In order to show the usability of the new approach, two different reversible addition–fragmentation chain transfer (RAFT) polymers were irradiated with UV light. Automate...

Nachhaltigkeit und Photochemie liegen im Trend der experimentell-konzeptionellen Forschung in der Didaktik. Die Digitalisierung bleibt im Fokus – Forscher:innen haben digitale Methoden, Werkzeuge und Lehr-Lern-Konzepte für den Unterricht und die Hochschullehre vorgestellt und empirisch untersucht. Förderungsmöglichkeiten für beide Bereiche bieten V...

de Im Zuge der anstehenden Öffnungen von Schulen für den Präsenzunterricht steht im Rahmen der Covid-19-Pandemie die Qualität von Raumluft besonders im Vordergrund. Die Kohlenstoffdioxid-Konzentration ist dabei ein guter Indikator für die Luftqualität und Keimbelastung und kann vergleichsweise einfach erfasst werden. Im Artikel wird beschrieben, wi...

Digitalen Medien wird häufig das Potential zugeschrieben, Schüler:innen zu Experten des eigenen Lernens zu machen. Darunter wird verstanden, dass sie den eigenen Lernprozess kontrollieren und Zeitpunkt und Umfang der Unterstützung selbst festlegen können [1]. Wenn dies gelingt, können neue Medien einen wichtigen Beitrag zur Individualisierung von U...

Most student laboratories organized and cared for by universities try to enrich students’ interest in sci-ences by offering experimental courses for school classes and working closely to their school’s curricu-lum. At the Friedrich Schiller University Jena the working group for chemistry education is aiming to en-hance this offer in two ways by int...

Naturwissenschaftliche Grundbildung ist die Basis dafür, Fakten von Fehlinformationen unterscheiden zu können. Dazu trägt die Chemiedidaktik bei. Aktuelle Themen wie Digitalisierung oder Science-Outreach-Projekte bieten Forschungs- und Förderungsmöglichkeiten für die experimentell-konzeptionell und die empirisch arbeitende Didaktik. Chancen ergeben...

Zusammenfassung Ungeachtet des Wandels zur Elektromobilität werden konventionelle Kraftstoffe noch auf Jahrzehnte hinaus von großer Bedeutung für die weltweite Mobilität sein. Im Beitrag wird ein Unterrichtsprojekt präsentiert, welches mit einem neuen Ansatz an diese Problemstellung anknüpfen soll. In diesem Rahmen identifizieren Schüler zunächst e...

Nanoadditive machen Polymerprodukte kratz‐ und bruchfest oder keimhemmend. Solche Komposite lassen sich auch in der Schule herstellen und untersuchen – Materialien dafür gibt es im Bau‐ oder im Supermarkt.

Many objects in our everyday life are made of polymers. From drinking bottles to contact lenses, the development of materials with tailor-made properties remains an important topic of current research in chemistry and material science. While the variation of monomers, reaction parameters and additives make it possible to produce polymers with a wid...

Scientific subjects and expertise are of major importance in the professional practice of chemistry teachers and in the corresponding teacher training courses. In order to ensure that current chemical topics are taught at a high level and to locate the acquired knowledge in professionally relevant teaching contexts, it is essential to connect chemi...

Laboratory equipment is a recurring topic in the practice-oriented basic training of scientific disciplines. The acquisition costs of various digital measuring instruments, such as pH-meters, photometers or conductometers, are often in the mid-three-to four-digit range, even in the simplest equipment. Unfortunately, this circumstance often leads to...

Wenn Polymere mit Nanoadditiven versetzt werden, entstehen Funktionsmaterialien mit beson-deren Eigenschaften für vielfältige Anwendungsgebiete. Mit Alltagsmaterialien aus dem Baumarkt können bruchfeste oder antimikrobielle Nanokomposite auf einfache Weise hergestellt und charakterisiert werden.

Messwerte im Unterricht quantitativ, präzise und kostengünstig zu erfassen, ist gar nicht so einfach – Messgeräte sind teuer und daher wenig vorhanden oder erfordern längere Einarbeitungszeit. Eine Alternative für Schule, Schülerlabor und Hochschulpraktikum ist eine digitale Messstation aus Low‐Cost‐Bauteilen und Miniatursensoren.

In diesem Beitrag wird das digitale Low‐Cost‐Messsystem LabPi vorgestellt, welches den Unterricht um vielfältige experimentelle Möglichkeiten erweitert und in allen MINT‐Fächern einsetzbar ist. Durch die Kombination von günstigen Einplatinencomputern mit präzisen Miniatursensoren und kostenloser Software kann eine Vielfalt an Messdaten erhoben, aus...

Zusammenfassung de Wer mit Gold‐Nanopartikeln arbeiten möchte, scheitert oft daran, dass in der Schule aus Kostengründen keine goldhaltigen Chemikalien angeschafft werden. Der vorliegende Artikel stellt eine praktikable Lösung vor: Die Aufarbeitung von goldhaltigem Elektronikschrott, der selbst in Schulen häufig achtlos mit dem Restmüll entsorgt wi...

In diesem Beitrag wird ein im Chemieunterricht umsetzbarer Versuch zur Herstellung verschiedenfarbig fluoreszierender Zinkoxid-Nanopartikeldispersionen vorgestellt. Es wird gezeigt, dass sich sowohl das Phänomen der Fluoreszenz als auch die verschiedenen Fluoreszenzfarben mit Hilfe chemischer Basiskonzepte deuten lassen. Neben der grundsätzlichen E...

Wird im Unterricht das Thema „Nanotechnologie“ vermittelt, steht das fokussierte Nanomaterial oftmals in dessen Zentrum – als Dreh‐ und Angelpunkt der Einheit bieten dessen besondere Eigenschaften die Grundlage für experimentelle Untersuchungen und die sich daraus ableitenden Lerngelegenheiten und (Alltags‐)Anwendungen. Nicht nur aus diesem Grund k...

de Im Beitrag werden Perspektiven zum Thema Nanotechnologie im Chemieunterricht beschrieben, die im Rahmen Fachdidaktischer Transferforschung innerhalb einer Kooperation zwischen Fachdidaktik und Fachwissenschaft erarbeitet wurden. Ein besonderer Fokus wird dabei auf die experimentelle Erschließung von Eigenschaften verschiedener nanoskaliger Mater...

Those who want to work with gold nanoparticles are often hindered by the fact that schools do not have enough money to buy chemicals that contain gold. This article presents a model experiment, which is very relevant for context-oriented teaching, namely, the processing of electronic scrap that contains gold. This scrap is often disposed of with no...

Every school has electronic scrap : A model experiment to recycle gold from computers Those who want to work with gold nanoparticles are often hindered by the fact that schools do not have enough money to buy chemicals that contain gold. This article presents a model experiment, which is very relevant for context-oriented teaching, namely, the proc...

Viele aktuelle Themenfelder aus der Fachforschung bieten neben interessanten Einblicken in die Wissenschaft aus didaktischer Perspektive bereichernde Lerngelegenheiten nur wie kann es gelingen, sie unmittelbar und fortlaufend in den eigenen Unterricht oder das Schülerlabor einzubinden? In dieser Sonderausgabe der CHEMKON werden Projekte vorgestellt...

Effektvoll entstehen in einem heißen Wassertropfen Gold-Nanopartikeldispersionen in den Farben Blau, Violett und Rot in Abh-ngigkeit von der Reaktionsdauer. Der schwebende Leidenfrost-Reaktor ist sogar in der Lage, bis zum elementaren Gold zu reduzieren (Bilder unten). Die einzelnen Reaktionsprodukte kçnnen jederzeit mit einer Pipette aus dem Tropf...

In today's world, mankind faces a variety of social challenges due to a rapidly increasing world population and climate change. Nanosciences and nanotechnology represent a current and important field of research, which is considered to make a significant contribution to overcoming these problems. Regardless of their great importance in business, sc...

Titelbild Schwarzer/Wilke): Effektvoll entstehen in einem heißen Wassertropfen Gold-Nanopartikeldispersionen in den Farben Blau, Violett und Rot in Abh-ngigkeit von der Reaktionsdauer. Der schwebende Leidenfrost-Reaktor ist sogar in der Lage, bis zum elementaren Gold zu reduzieren (Bilder unten). Die einzelnen Reaktionsprodukte kçnnen jederzeit mit...

Due to its diverse connections to everyday-life, industry and research, nanotechnology provides high potential for science class. For an extensive implementation of Nanoscience Education into the (German) education system, the concept Education for a Sustainable Development offers a suitable educational frame. Beside subject-related contents, ecolo...

This article presents a teaching course for high school students, which consists of three sections and aims to provide them a theoretical and practical entry on facets of nanotechnology. Within the introductory seminar, an illustrative exploration of the nanodimension as well as characteristics of nanomaterials in comparison to bulk materials are i...

Das Titelbild zeigt, wie zuvor an der großen Oberfläche eines makroporösen Silikonschwamms adsorbiertes Feuerzeuggas wieder desorbiert und abgebrannt werden kann. In dem Artikel werden die Herstellung des Silikonschwamms sowie weitere Eigenschaften dieses interessanten Funktionsmaterials in verschiedenen Experimenten beschrieben.

Im Beitrag wird am Beispiel der Herstellung eines Silikons gezeigt, wie durch Veränderung der Struktur eines Materials neue Stoffeigenschaften erzeugt werden können. Durch Abbildung der Struktur einer Mikroemulsion wird ein Material mit Poren im Nanometerbereich hergestellt, welches im Vergleich zum unporösen Analogon eine höhere Gasspeicherfähigke...

The special state, which a Leidenfrost droplet of water is in, can be used with little effort for the synthesis of zinc oxide nanoparticles at school. Especially the temperature profile and the measurable conductivity of such a “droplet-reactor” give insight into the prevailing conditions of the reaction. Ionised water molecules take an active part...

In this article, the synthesis of zinc oxide nanoparticles with cheap and common chemicals and their detection via its characteristic yellow fluorescence are described. Additionally, experiments on the properties of these particles, such as the photocatalytic activity and the diffusion through a biological model membrane are presented.

Today, titanium dioxide nanoparticles are among the most popular examples of nanomaterials in everyday life. They are used in suntan lotion where they serve as UV filter. With school means an isolation and an indirect chemical test of the particles can be realised easily. The particles obtained can be used for further experiments such as more detai...

In the article a teaching sequence on titanium dioxide nanoparticles is presented. Starting from bisphenol A polluting our ground water, the topic photocatalysis is introduced in the Sekundarstufe II with the help of several experiments.

Nanoporous Materials, like carbons, silica and semiconducting metal oxides, play a major role in recent scientific research, especially in the fields of energy storage, catalysis, material separation and sensor technology. Thus, our aim is to focus on simple synthesis concepts for these materials, such as soft matter templating or nanocasting, whic...

Poröse Funktionsmaterialien wie halbleitende Metalloxide, Kohlenstoff-Formen oder auch Silica werden aktuell von verschiedenen Wissenschaftsdisziplinen intensiv für Bereiche der Energiespeicherung, Sensorik, Katalyse und Stofftrennung erforscht. Im Beitrag werden schwerpunktmäßig geordnet-mesoporöse Silica-Materialien behandelt, die seit etwa 20 Ja...

Self-cleaning surfaces, hygienic coatings, hydrogen storage: nanotechnology is gaining steady ground and high-performance functional materials are key subjects of intensive research in different scientific domains. Nevertheless, in teaching chemistry less particular focus can be traced so that the issue of nanotechnology hardly found its way into s...