Ultraschnelle Quantenbewegungen von Atomen und Molekülen im Blick
Bau des Regensburg Center for Ultrafast Nanoscopy zur Erforschung des Nanokosmos hat begonnen.
An der Universität Regensburg entsteht in den kommenden Monaten ein neuer Forschungsbau, das Regensburg Center for Ultrafast Nanoscopy – kurz RUN. Ziel des RUN ist es, mit neuartigen hochauflösenden Zeitlupenkameras die ultraschnellen Quantenbewegungen von Atomen und Molekülen in biologischen Systemen ebenso wie in Nanomaterialien direkt zu beobachten, zu verstehen und für künftige Bio- und Quantentechnologien zu nutzen. Kurz, mit Hilfe des RUN soll es in Zukunft möglich sein, diesen Nanokosmos der belebten und unbelebten Natur im Detail darzustellen und zu verstehen.
Moderne Lebens- und Naturwissenschaften sowie Quanten- und Biotechnologien sind auf ein detailliertes Verständnis des Nanokosmos der Moleküle angewiesen. Da diese ständig in Bewegung sind, reicht es nicht aus, auf Standbilder zurückzugreifen, um Kernfragen aktueller Grundlagenforschung zu beantworten. Die für die Forschung relevanten Prozesse im Nanokosmos laufen auf einer Zeitskala von Femtosekunden oder gar noch schneller ab. Um diese Vorgänge auswerten zu können, werden hochauflösende Bilder sowohl in der zeitlichen als auch in der räumlichen Dimension benötigt, eine Aufgabe, die eine der größten wissenschaftlichen Herausforderungen unseres Jahrhunderts darstellt.
Trotz weltweiter Anstrengungen gelang es bislang ausschließlich an der Uni Regensburg, die Bewegung eines einzelnen Molekülorbitals direkt in Ort und Zeit aufzulösen. Im RUN werden Wissenschaftler die inhärent zeitaufgelöste Nanoskopie fachübergreifend weiterentwickeln und an einem tieferen Verständnis für die Visualisierung des Nanokosmos in seiner Komplexität arbeiten. Neben der Forschung wird das RUN außerdem Studenten, Doktoranden und Postdocs eine ganzheitliche experimentelle und theoretische Ausbildung in einem hochmodernen und interdisziplinären Forschungsfeld ermöglichen.
Das Regensburg Center for Ultrafast Nanoscopy wird vier Kernziele verfolgen. Erstens: Die Entwicklung neuer Nanoskopieverfahren, die gleichzeitig höchste Ortsauflösung bis in den Bereich einzelner Atome und ultraschnelle Zeitauflösung bis in den Bereich von milliardstel Bruchteilen einer milliardstel Sekunde ermöglichen. Zweitens: Die fachübergreifende systematische Erforschung biologisch, chemisch und physikalisch relevanter ultraschneller nanoskopischer Dynamik. Drittens: Die Stärkung von Synergien zwischen den beteiligten Naturwissenschaften, um als Keimzelle für neue interdisziplinäre Drittmittel-Verbundprojekte zu fungieren. Und schließlich viertens: Die Förderung von Nachwuchsgruppen sowie von Nachwuchsforschern aus verschiedenen naturwissenschaftlichen Disziplinen, um das neue Forschungsgebiet nachhaltig zu entwickeln.
Im RUN werden knapp hundert Wissenschaftler und Techniker aus mehr als zwanzig Forschungsgruppen aller naturwissenschaftlichen Disziplinen diese Zielstellungen gemeinsam und in enger interdisziplinärer Zusammenarbeit verfolgen. Neu beantragte Nachwuchsgruppen sowie hochrangige externe Kooperationspartner werden Gelegenheit finden, Mitarbeiter im RUN zu beschäftigen.
Der neue Forschungsbau wird in zwei schwingungstechnisch voneinander getrennten Baukörpern ausgeführt: als Präzisionslaborbereich, für die Messsysteme der ultraschnellen Nanoskopie, und als Büro- und Nasslabortrakt inklusive Seminar- und Konferenzräumen. Grund für die Zweiteilung ist die Notwendigkeit, die Präzisionslabore möglichst erschütterungsfrei zu halten. Die Nanoskopie-, Präparations- und Technikräume erhalten zudem hochwertige Lüftungsanlagen. Eine Zugangsschleuse wird die Arbeitsbereiche möglichst partikelarm halten. Präzisionsklimageräte sorgen für gleichbleibende Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsbedingungen in den Laboren. Die Fertigstellung des „Regensburg Center for Ultrafast Nanoscopy“ ist für das Jahr 2023 geplant.
U. Regensburg / RK
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