ERC-Synergy-Grant mit HZB-Beteiligung eingeworben
Der Informatiker Andreas Maier, die Materialforscherin Silke Christiansen und der Mediziner Georg Schett haben gemeinsam einen ERC Synergy Grant eingeworben. © FAU
Neuartiges Röntgenmikroskop soll Mikrostrukturen in situ und in vivo abbilden
Ein interdisziplinäres Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern will ein neues bildgebendes Verfahren zur Untersuchung von Osteoporose und anderen Knochenerkrankungen für den Einsatz am lebenden Individuum entwickeln, um raschere Therapieerfolge zu ermöglichen. Prof. Dr. Silke Christiansen, Wissenschaftlerin am HZB und Physik-Professorin an der Freien Universität Berlin bringt ihre Expertise in der korrelativen Mikroskopie und Nanotechnologie ein. Das Projekt 4-D+ nanoSCOPE wurde nun vom Europäischen Forschungsrat (ERC) zur Förderung durch einen ERC-Synergy Grant ausgewählt und wird für 72 Monate mit bis zu 12,3 Mio. Euro gefördert werden.
Weltweit nimmt die Zahl älterer und hochbetagter Menschen zu, und damit auch die Anzahl von Patienten, die an Osteoporose leiden. Diese Krankheit beeinträchtigt die Lebensqualität erheblich und führt zu hohen gesellschaftlichen Kosten. Dennoch sind Entstehung und Ablauf von Osteoporose noch immer nicht ausreichend verstanden. Denn Methoden für eine tiefgehende Analyse der Knochenfeinstruktur im Zeitverlauf am lebenden Individuum stehen bisher nicht zur Verfügung, insbesondere solche, die auch große Matrixstudien mit statistischer Signifikanz erlauben. Dies will nun ein interdisziplinäres Forschungsprojekt ändern.
Die Professoren Georg Schett (Universitätsklinikum Erlangen), Andreas Maier (Friedrich-Alexander-Universität Erlangen Nürnberg) und Silke Christiansen (Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie, HZB sowie Freie Universität Berlin) wollen dafür erstmals Röntgenmikroskopie an Lebewesen ermöglichen. Sie planen die Entwicklung eines einzigartigen, schnell scannenden und niedrig dosierten Röntgenmikroskops, einem „4D+ nanoSCOPE“ für das sie in enger Zusammenarbeit mit der Firma Carl Zeiss Microscopy ein Gerät vom Typ XRM Versa 520 Hardware- und Software-seitig modifizieren werden. Hier werden insbesondere die Integration einer neuartigen Hochleistungsröntgenquelle und eines ultra-schnellen Auslesedetektors erfolgen wobei auch die Datenauswertung mit neusten Verfahren des maschinellen Lernens (Precision Learning) neu aufgestellt werden muss.
Das 4D-Nanoskop wird erstmalig erlauben die Mikro- und Nanostruktur von Knochen am lebenden Individuum in zeitlicher Entwicklung zu monitoren und damit den Prozess des Knochenumbaus zu verstehen. Damit wird es möglich, Auswirkungen von Alter, Hormonstatus, Entzündungsprozessen, Medikamenten oder anderen Therapieansätzen auf den Knochen zu beurteilen.
„Wir gratulieren Silke Christiansen und ihren Kollegen zu dieser sehr prestigeträchtigen und wirklich synergetischen Förderung. Das neue Mikroskop wird zunächst in der medizinischen Forschung eingesetzt, aber wir freuen uns darauf, seine einzigartigen Möglichkeiten auch in der Energieforschung zu nutzen", sagt Prof. Bernd Rech, wissenschaftlicher Direktor des HZB. Die Methode ermöglicht auch in situ-Studien von dynamischen Prozessen in natürlichen und synthetischen Materialien, beispielsweise die Beobachtung und das Verfolgen von Korrosionsprozessen und Mikrofrakturierung.
Das HZB besitzt große Expertise auf dem Gebiet der Röntgenuntersuchungen und der Elektronenmikroskopie und hat einen modernen Gerätepark (CoreLabs) aufgebaut, der vor allem zur Forschung an Dünnschichtsolarzellen, solaren Brennstoffen und anderen Energiematerialien genutzt wird. Die HZB CoreLabs sowie modernste Zeiss Labs@Location-Röntgenmikroskope ergänzen das Synchrotron BESSY II.
Projektname: 4-D+ nanoScope – Advancing osteoporosis medicine by observing bone microstructure and remodelling using a four-dimensional nanoscope.
- Kühlung von Impfstoffen im ländlichen Kenia: Solarlösung ausgezeichnetIm Mai ist Tabitha Awuor Amollo zu Gast am HZB und analysiert Perowskit-Solarzellen an BESSY II. Die kenianische Physikerin von der Egerton University in Nairobi wurde kürzlich für ihre Leistungen in Forschung und Lehre mit einem außerordentlichen Preis gewürdigt. Für die Entwicklung eines solarbetriebenen Kühlsystems, das in ländlichen Gesundheitszentren eingesetzt werden kann, erhielt sie den „2026 Organization for Women in Science for the Developing World (OWSD)–Elsevier Foundation Award“. Im Interview mit Antonia Rötger spricht sie über dieses außergewöhnliche Projekt, aber auch über die Schwierigkeiten, ein Labor am Laufen zu halten.
- BESSY II: Eingebauter Sauerstoff verkürzt die Lebensdauer von FeststoffbatterienFeststoffbatterien sind sicher und leistungstark, aber ihre Kapazität nimmt zurzeit noch rasch ab. Ein Team der TU Wien, der Humboldt-Universität zu Berlin und des HZB hat nun eine TiS₂|Li₃YCl₆-Halbzelle an BESSY II analysiert. Dafür nutzte das Team eine spezielle Probenumgebung, die eine zerstörungsfreie Untersuchung unter realen Betriebsbedingungen ermöglicht. Durch die Kombination von Weich- und Hart-Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS und HAXPES) konnte ein neuer Degradationsmechanismus identifiziert werden. Dabei spielte das Element Sauerstoff eine besondere Rolle. Die Studie liefert wertvolle Einblicke, um Design und Fertigung von Feststoffbatterien zu verbessern.
- Spintronik an BESSY II: Echtzeit-Analyse von magnetischen DoppelschichtsystemenSpintronische Bauelemente ermöglichen Datenverarbeitung mit deutlich weniger Energieverbrauch. Sie basieren auf der Wechselwirkung zwischen ferromagnetischen und antiferromagnetischen Schichten. Nun ist es einem Team von Freier Universität Berlin, HZB und Universität Uppsala gelungen, für jede Schicht separat zu verfolgen, wie sich die magnetische Ordnung verändert, nachdem ein kurzer Laserpuls das System angeregt hat. Dabei konnten sie auch die Hauptursache identifizieren, die für den Verlust der antiferromagnetischen Ordnung in der Oxidschicht sorgt: Die Anregung wird von den heißen Elektronen im ferromagnetischen Metall zu den Spins im Antiferromagneten transportiert.