Ultraschnelle Videos aus der "Nanowelt"

Die Deutsche Forschungsgesellschaft fördert ein neues Spitzenprogramm

Regensburg (obx-medizindirekt) - Wie könnte man Quantencomputer alltagstauglicher machen? Wie Photovoltaik effizienter? Wie schafft es die Natur, so effizient Licht zu sammeln und Energie in Organismen zu transportieren? Und was können wir daraus für die Technologien der Zukunft lernen? Fragen wie diese sind für die modernen Naturwissenschaften ebenso zentral wie für Innovationen in den Nano-, Bio- und Quantentechnologien.

Um sie wirklich zu beantworten, müsste man die elementaren Bausteine der Materie möglichst direkt beobachten können. Da Elektronen, Atome und Moleküle aber ständig in Bewegung sind, reicht hierfür statische Mikroskopie oft nicht aus. Man bräuchte vielmehr ultraschnelle Videos aus der Nanowelt - seit vielen Jahren ein weitgehend unerreichter Wunschtraum weltweit.

Die Universität Regensburg kann ihre Spitzenposition auf diesem Forschungsgebiet nun weiter ausbauen: Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert die Promovierendenausbildung in diesem Zukunftsthema in Regensburg mit einem eigenen Graduiertenkolleg. Das neue Graduiertenkolleg 2905 mit dem Titel "Ultraschnelle Nanoskopie - von Einteilchendynamik zu kooperativen Prozessen" wird ab April 2024 für fünf Jahre mit insgesamt sechs Millionen Euro gefördert. Angesiedelt sein wird es im weltweit einzigartigen interdisziplinären Umfeld des neu entstehenden Forschungszentrums RUN, dem Regensburg Center for Ultrafast Nanoscopy.

Aufbauend auf jüngsten Durchbrüchen wird eine radikal neue Strategie verfolgt, um die Dynamik der Materie auf der Quantenebene zu visualisieren, heißt es in einer Mitteilung der Regensburger Universität. Mit neu entwickelten Konzepten werden Elementardynamik auf atomarer Skala und resultierende kooperative Prozesse in Systemen mit zunehmender Komplexität direkt in Ultrazeitlupenfilmen verfolgt. Die Promovierenden werden in enge Kooperationen zwischen Experiment und Theorie sowie zwischen Physik und Biologie eingebunden.

"Die Möglichkeit, echte Filme aus der Nanowelt aufzuzeichnen, dürfte eine ähnliche wissenschaftliche Revolution auslösen wie die Erfindung höchstauflösender Mikroskopie", erwartet der Sprecher des neuen GRK 2905, Professor Dr. Rupert Huber. Er ist sich sicher: "Unsere Zeitlupenkameras bieten unseren Promovierenden geradezu die Garantie, Vorgänge im Nanokosmos zu beobachten, die noch nie ein Mensch zuvor gesehen hat. In diese geheimnisvolle Quantenwelt vorzudringen, wird extrem spannend." Die Erkenntnisse könnten Anwendung in künftiger Nano- und Optoelektronik, in Quantentechnologien und Greentech finden.  

Insgesamt werden zwölf Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen aus dem Institut für Experimentelle und Angewandte Physik, dem Institut für Biochemie, Genetik und Mikrobiologie und dem Institut für Biophysik und Physikalische Biochemie das Graduiertenkolleg leiten. Mit einem modernen interdisziplinären Ausbildungsprogramm, das auch einen mehrmonatigen Auslandsaufenthalt umfasst, wollen sie den Promovierenden ermöglichen, sich im dynamischen Forschungsfeld der ultraschnellen Nanoskopie zu entfalten und internationale Sichtbarkeit zu erlangen.