Gerd Schneider erhält Professur für Röntgenmikroskopie an der Humboldt-Universität zu Berlin
Prof. Dr. Gerd Schneider hält die Professur für Röntgenmikroskopie an der HU Berlin inne und leitet die gleichnamige Arbeitsgruppe am HZB. © WISTA MANAGEMENT GmbH
Gerd Schneider (HZB) hat den Ruf auf eine W2-S-Professur "Röntgenmikroskopie" am Institut für Physik der Humboldt-Universität zu Berlin am 29. April 2015 angenommen. Die Professur ist verbunden mit der Leitung der Arbeitsgruppe „Röntgenmikroskopie“ am Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie. Mit seinem Team entwickelt der international anerkannte Experte neue Methoden und Anwendungen für die Röntgenmikroskopie, die entscheidende Beiträge für viele wissenschaftlichen Disziplinen – von der Material- und Energieforschung bis hin zu den Lebenswissenschaften – liefert.
Die Arbeitsgruppe um Gerd Schneider betreibt eines der modernsten Röntgenmikroskope der Welt, das in Kombination mit dem „weichen“ Röntgenlicht von BESSY II räumliche Auflösungen bis zu zehn Nanometern erlaubt.
Röntgenmikroskopie ist ein unerlässliches Werkzeug für die Untersuchung von Materialien
Die Röntgenmikroskopie hat gegenüber der Licht- und Elektronenmikroskopie entscheidende Vorteile: Sie ermöglicht beispielsweise, dass Forscher Strukturen von Objekten dreidimensional betrachten können, – und das bei einer sehr hohen Auflösung von 10 Nanometern. „Während Forscher im Elektronenmikroskop nur sehr dünne Probe mit maximal etwa 0,1 µm Dicke betrachten können, erlaubt die Röntgenmikroskopie beispielsweise ganze Zellen mit Dicken von 10 µm zu untersuchen. „Gegenüber der modernen Super-Resolution Lichtmikroskopie, die Farbstoffmoleküle in Zellen zur Überwindung der Auflösungsgrenze nach Abbé benötigt, liefert die Röntgenmikroskopie einen direkten Blick auf die zellulären Strukturen ohne jegliche Färbung“, erläutert Prof. Dr. Gerd Schneider. Licht- und Röntgenmikroskopie erlauben ganze Zellen zu studieren, somit können durch korrelative Untersuchungen an einzelnen Zellen mittels Lichtmikroskopie bestimmte Proteine lokalisiert werden, deren Verteilung mittels Röntgenmikroskopie in einen strukturellen zellulären Kontext gebracht werden kann.
Da jedes chemische Element spezifische Röntgenabsorptionskanten besitzt, erlaubt die Röntgenmikroskopie eine elementspezifische Bestimmung der Bestandteile einer Probe. Auch chemische Bindungszustände lassen sich durch die Nahkantenspektroskopie gut abbilden. Weil die Elemente eine charakteristische Fluoreszenz unter Röntgenlicht besitzen, kann man zudem die räumliche Verteilung extrem niedriger Konzentrationen von Elementen in einer Probe gut ermitteln. Auf diese Weise liefert die Röntgenmikrokopie ein umfassendes Bild von Proben.
Hochpräzise Rötgenoptiken entwickeln
Um eine möglichst hohe Auflösung in der Röntgenmikroskopie zu erzielen, werden hochpräzise Optiken benötigt, die den Röntgenstrahl fokussieren. Die Arbeitsgruppe um Gerd Schneider hat neben der Entwicklung von Röntgenmikroskopen maßgeblich zur Weiterentwicklung dieser Optiken, den Fresnel-Zonenplatten, beigetragen. Mit solchen 3D-Röntgenoptiken und modernen Synchrotronquellen wie BESSY II können Beiträge zu vielen wissenschaftliche Fragestellungen von den Grundlagen der Strukturbiologie bis hin zur Forschung an modernen Energiespeichern geleistet werden.
- Batterieforschung mit dem HZB-RöntgenmikroskopUm die Kapazität von Lithiumbatterien weiter zu steigern, werden neue Kathodenmaterialien entwickelt. Mehrschichtige lithiumreiche Übergangsmetalloxide (LRTMO) ermöglichen eine besonders hohe Energiedichte. Mit jedem Ladezyklus wird jedoch ihre Kapazität geringer, was mit strukturellen und chemischen Veränderungen zusammenhängt. Mit Röntgenuntersuchungen an BESSY II hat nun ein Team aus chinesischen Forschungseinrichtungen diese Veränderungen erstmals experimentell mit höchster Präzision vermessen: Mit dem einzigartigen Röntgenmikroskop konnten sie morphologische und strukturelle Entwicklungen auf der Nanometerskala beobachten und dabei auch chemische Veränderungen aufklären.
- BESSY II: Neues Verfahren für bessere ThermokunststoffeUmweltfreundliche Thermoplaste aus nachwachsenden Rohstoffen lassen sich nach Gebrauch recyclen. Ihre Belastbarkeit lässt sich verbessern, indem man sie mit anderen Thermoplasten mischt. Um optimale Eigenschaften zu erzielen, kommt es jedoch auf die Grenzflächen in diesen Mischungen an. Ein Team der Technischen Universität Eindhoven in den Niederlanden hat nun an BESSY II untersucht, wie sich mit einem neuen Verfahren aus zwei Grundmaterialien thermoplastische „Blends“ mit hoher Grenzflächenfestigkeit herstellen lassen: Aufnahmen an der neuen Nanostation der IRIS-Beamline zeigten, dass sich dabei nanokristalline Schichten bilden, die die Leistungsfähigkeit des Materials erhöhen.
- Martin Keller zum neuen Präsidenten der Helmholtz-Gemeinschaft gewähltDie Helmholtz-Gemeinschaft hat den international renommierten Wissenschaftler Martin Keller aus den USA als neuen Präsidenten gewonnen. Keller lebt seit fast drei Jahrzehnten in den USA und hatte dort verschiedene wissenschaftliche Leitungspositionen in führenden Institutionen inne. Derzeit leitet er das National Renewable Energy Laboratory (NREL) in Golden, Colorado. Seine Amtszeit bei Helmholtz beginnt am 1. November 2025.