Photon Science
Die Summe der Untersuchungsmethoden mit Röntgenstrahlen (Photon Science) bietet die Möglichkeit die in Materie herrschenden Prinzipien über alle relevanten Energie-, Zeit- und Längenskalen hinweg aufzuklären. Sie identifiziert die spezifischen und relevanten mikroskopischen Wechselwirkungen, die Materialeigenschaften und Funktionalitäten entlang der gesamten Kette von Bausteinen, von Elektronen und Atomen bis zu makroskopischen Substanzen und Bauteilen, definieren.
Damit sind Röntgenmethoden von grundlegender Bedeutung für die Steigerung der Leistung und Effizienz von Funktions- und Quantenmaterialien, die für die nächste Generation von IT- und Elektronikbauteilen sowie für eine nachhaltige Energiewende und eine kohlenstoffneutrale Gesellschaft unerlässlich sind. Als solche legt die Photonenwissenschaft methodische Grundlagen und erforscht wissenschaftliche Ansätze für wesentliche Beiträge zur Lösung künftiger Herausforderungen in den Bereichen Energie, Materie und Information.
Hier findet sich das Markenzeichen des Bereiches sowie eine Darstellung der Forschung und der methodischen Kernkompetenzen im Überblick.
Die Forschung des Bereiches überbrückt die Grenzen zwischen Physik, Chemie, Materialwissenschaften und Biowissenschaften und bezieht synergetisch die Zusammenarbeit mit wissen, Fachanwendern und Industriepartnern ein. Wir entwickeln und verbessern innovative Technologien, datenwissenschaftliche Methoden und Berechnungsmodelle.
Das Markenzeichen der Photonenforschung am HZB ist die Entwicklung modernster Röntgen-Methoden und deren Anwendung zur Untersuchung grundlegender Phänomene in Gasen, Clustern, Lösungen und Festkörpern sowie in biologischen Systemen. Unsere Forschung mit Photonen gibt Einblicke in grundlegende Materialeigenschaften und zeigt, wie diese maßgeschneidert beeinflusst werden können.
Unsere methodischen Kernkompetenzen liegen im Bereich der zeitaufgelösten Spektroskopie an optischen und röntgentechnischen Anlagen, der resonanten inelastischen Röntgenstreuungsspektroskopie und der hochempfindlichen Untersuchung von extrem verdünnter Materie oder nativen Probenumgebungen. Hier arbeiten wir in strategischen Partnerschaften mit führenden Theoriegruppen weltweit zusammen, um die modernsten theoretischen Methoden kontinuierlich zu verbessern und den wissenschaftlichen Nachwuchs auszubilden.
Unsere umfassende Erfahrung in der makromolekularen Kristallographie (MX), die bei der Unterstützung der strukturbiologischen Forschung von Weltrang sehr wettbewerbsfähig ist, ermöglicht es uns, das Fragment-Screening als eine mögliche primäre Screening-Methode für die pharmazeutische Industrie zu etablieren. Ebenso ist die 3D-Röntgenmikroskopie im Nanomaßstab (XM) in Kombination mit dem Zugang zum zarten Röntgenbereich der Schlüssel, um die zelluläre Ultrastruktur mit spezifischen molekularen Funktionen in Verbindung zu bringen, was es uns ermöglichen wird, die Lücke zwischen XM- und MX-Forschung zu schließen.