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.
- 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.
- Wasserstoff: Durchbruch bei Alkalischen Membran-ElektrolyseurenEinem Team aus Technischer Universität Berlin, Helmholtz-Zentrum Berlin, Institut für Mikrosystemtechnik der Universität Freiburg (IMTEK) und Siemens Energy ist es gelungen, eine hocheffiziente alkalische Membran-Elektrolyse Zelle erstmals im Labormaßstab in Betrieb zu nehmen. Das Besondere: Der Anodenkatalysator besteht dabei aus preisgünstigen Nickelverbindungen und nicht aus begrenzt verfügbaren Edelmetallen. An BESSY II konnte das Team die katalytischen Prozesse durch operando Messungen im Detail darstellen, ein Theorie Team (USA, Singapur) lieferte eine konsistente molekulare Beschreibung. In Freiburg wurden mit einem neuen Beschichtungsverfahren Kleinzellen gebaut und im Betrieb getestet. Die Ergebnisse sind im renommierten Fachjournal Nature Catalysis publiziert.