HZB und Freie Universität Berlin gründen gemeinsame Forschergruppe „Röntgenmikroskopie“, um komplexe Vorgänge in Zellen zu untersuchen
Im Mai startet die gemeinsame Forschergruppe „Röntgenmikroskopie“, in der die Teams von Prof. Dr. Gerd Schneider (Helmholtz-Zentrum Berlin) und Prof. Dr. Helge Ewers (Freie Universität Berlin) ihre Expertisen bündeln. Während Ewers‘ Gruppe ihre Erfahrung auf dem Gebiet der Lichtmikroskopie und der biologischen Grundlagenforschung einbringt, betreut die HZB-Arbeitsgruppe die Röntgenmikroskopie an der Synchrotronquelle BESSY II. Beide Methoden helfen Forscherinnen und Forschern, einen detaillierten Einblick in die Abläufe innerhalb von Zellen zu bekommen.
„Wir freuen uns sehr über die neue Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Herrn Ewers. Unsere eigenen Aktivitäten auf diesem Gebiet erhalten dadurch eine stärkere Anbindung an die biologische Forschung der Universität“, sagt Prof. Dr. Gerd Schneider. Zu den Kernaufgaben seiner Abteilung am HZB gehört die Weiterentwicklung der Röntgenmikroskopie und -optiken an der Synchrotronquelle BESSY II. Durch den regen Austausch mit dem neuen Kooperationspartner werde die Methodenentwicklung neue Impulse erhalten, so Schneider. Auch Prof. Dr. Helge Ewers ist von der zukunftsweisenden Zusammenarbeit überzeugt: „Durch die Röntgenmikroskopie eröffnen sich für uns völlig neue Möglichkeiten in der Erforschung intrazellulärer Vorgänge.“
Die gemeinsame Forschergruppe setzt auf die komplementäre Nutzung von Licht- und Röntgenmikroskopie. Mit Lichtmikroskopie- und Super-Resolution-Verfahren lassen sich Proteine mit Farbmolekülen markieren und in den Zellproben sehr gut lokalisieren. Die Röntgenmikroskopie ermöglicht es korrelativ, die Verteilung von Proteinen, Viren oder Nanopartikeln in den Zellen in einem relativ großen Bildausschnitt mit hoher Auflösung dreidimensional darzustellen. Beide Mikroskopie-Verfahren liefern damit ein umfassendes Bild von innerzellulären Strukturen und Prozessen.
Nach einem erfolgreichen Upgrade steht das Röntgenmikroskop TXM an der Synchrotronquelle BESSY II seit kurzem wieder den Nutzerinnen und Nutzern zur Verfügung. Neben biologischen Untersuchungen, die jetzt gebündelt in der gemeinsamen Forschergruppe bearbeitet werden, nutzen HZB-Forschende das Röntgenmikroskop vor allem für Fragestellungen in der Energiematerialforschung.
- Katalyseforschung mit dem Röntgenmikroskop an BESSY IIAnders als in der Schule gelernt, verändern sich manche Katalysatoren doch während der Reaktion: So zum Beispiel können bestimmte Elektrokatalysatoren ihre Struktur und Zusammensetzung während der Reaktion verändern, wenn ein elektrisches Feld anliegt. An der Berliner Röntgenquelle BESSY II gibt es mit dem Röntgenmikroskop TXM ein weltweit einzigartiges Instrument, um solche Veränderungen im Detail zu untersuchen. Die Ergebnisse helfen bei der Entwicklung von innovativen Katalysatoren für die unterschiedlichsten Anwendungen. Ein Beispiel wurde neulich in Nature Materials publiziert. Dabei ging es um die Synthese von Ammoniak aus Abfallnitraten.
- BESSY II: Magnetische „Mikroblüten“ verstärken Magnetfelder im ZentrumEine blütenförmige Struktur aus einer Nickel-Eisen-Legierung, die nur wenige Mikrometer misst, kann Magnetfelder lokal verstärken. Der Effekt lässt sich durch die Geometrie und Anzahl der „Blütenblätter“ steuern. Das magnetische Metamaterial wurde von der Gruppe um Dr. Anna Palau am Institut de Ciencia de Materials de Barcelona (ICMAB) mit Partnern aus dem CHIST-ERA MetaMagIC-Projekts entwickelt und nun an BESSY II in Zusammenarbeit mit Dr. Sergio Valencia untersucht. Die Mikroblüten ermöglichen vielfältige Anwendungen: Sie können die Empfindlichkeit magnetischer Sensoren erhöhen, die Energie für die Erzeugung lokaler Magnetfelder reduzieren, und am PEEM-Messplatz an BESSY II die Messung von Proben unter deutlich höheren Magnetfeldern ermöglichen.
- Innovative Batterie-Elektrode aus Zinn-SchaumMetallbasierte Elektroden in Lithium-Ionen-Akkus versprechen deutlich höhere Kapazitäten als konventionelle Graphit-Elektroden. Leider degradieren sie aufgrund von mechanischen Beanspruchungen während der Lade- und Entladezyklen. Nun zeigt ein Team am HZB, dass ein hochporöser Schaum aus Zinn den mechanischen Stress während der Ladezyklen deutlich besser abfedern kann. Das macht Zinn-Schäume als potentielles Material für Lithium-Batterien interessant.