HZB beteiligt sich an zwei Exzellenzclustern
Am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) forschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an neuartigen Materialsystemen, die Energie umwandeln oder speichern können. Diese Kompetenzen bringt das HZB nun auch in die Exzellenzcluster „MATH+“ und „UniSysCat“ ein, die von Berliner Universitäten koordiniert werden. Die Helmholtz-Gemeinschaft fördert die HZB-Beteiligung in den nächsten drei Jahren im Rahmen des Helmholtz-Exzellenznetzwerks mit insgesamt 1,8 Millionen Euro.
Im Exzellenzcluster „MATH+“ engagiert sich Prof. Dr. Christiane Becker, die am HZB die Nanooptik-Gruppe im Bereich Erneuerbare Energien leitet. Sie untersucht und entwickelt optoelektronische Materialien mit Nanostrukturen für Solarzellen und Sensoren. Dafür arbeitet Becker eng mit Mathematikerinnen und Mathematikern in MATH+ zusammen. Gemeinsam wollen sie hocheffiziente Solarenergie-Technologien der nächsten Generation entwickeln, zum Beispiel um das Lichtmanagement in Tandem-Perowskit-Silizium-Solarzellen zu verbessern. Sie werden auch gemeinsam an hybriden Bauteilen zur Erzeugung von solaren Brennstoffen arbeiten sowie Simulations- und Optimierungsmethoden entwickeln.
MATH+ Partner
MATH+ steht für “Forschungszentrum der Berliner Mathematik / Berlin Mathematics Research Center“. Daran beteiligen sich die Freie Universität Berlin, die Humboldt-Universität zu Berlin und die Technischen Universität Berlin sowie das Weierstraß-Institut für Angewandte Analysis und Stochastik und das Zuse-Institut Berlin. Die Helmholtz-Gemeinschaft fördert die HZB-Beteiligung aus dem Impuls- und Vernetzungsfonds mit 800.000 Euro in den kommenden drei Jahren.
Excellenzcluster UniSysCat: Fokus auf der Katalyse
Im Exzellenzcluster „UniSysCat“ (Vereinigung von Systemen in der Katalyse/Unifying Systems in Catalysis) arbeiten Forscherinnen und Forscher daran, komplexe katalytische Systeme zu entwickeln. Dabei stehen katalytische Prozesse im Mittelpunkt, die mit Sonnenlicht aktiviert werden. „Diese Prozesse ermöglichen es, Sonnenlicht zu nutzen, um chemische Treibstoffe sowie energiereiche Verbindungen in einer nachhaltigen Art und Weise zu erzeugen. Eine besondere Herausforderung liegt hierbei darin, die schnellen Absorptionsprozesse im Halbleitermaterial mit den häufig sehr viel langsamer ablaufenden elektrochemischen Reaktionen des angebundenen Katalysators zu verknüpfen“, erläutert Prof. Dr. Roel van de Krol, der das HZB-Institut für Solare Brennstoffe leitet. Dabei bringt das HZB insbesondere Kompetenzen in der Materialsynthese von Dünnschicht-Absorbern, in der Photoelektrochemie und zeitaufgelöster optischer Spektroskopie ein.
UniSysCat-Partner
UniSysCat wird von der Technischen Universität Berlin koordiniert, außerdem beteiligen sich Teams der Freien Universität Berlin, der Humboldt-Universität zu Berlin, der Universität Potsdam, der Charité Universitätsmedizin Berlin, des Fritz-Haber-Instituts, des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung (MPIKG) und des Leibniz-Instituts für Molekulare Pharmakologie. Die Helmholtz-Gemeinschaft fördert die HZB-Beteiligung aus dem Impuls- und Vernetzungsfonds mit 1 Million Euro in den kommenden drei Jahren.
- BESSY II: Phosphorketten – ein 1D-Material mit 1D elektronischen EigenschaftenErstmals ist es einem Team an BESSY II gelungen, experimentell eindimensionale elektronische Eigenschaften in einem Material nachzuweisen. Die Proben bestanden aus kurzen Ketten aus Phosphoratomen, die sich auf einem Silbersubstrat selbst organisiert in bestimmten Winkeln bilden. Durch eine raffinierte Auswertung gelang es, die Beiträge von unterschiedlich ausgerichteten Ketten voneinander zu trennen und zu zeigen, dass die elektronischen Eigenschaften tatsächlich einen eindimensionalen Charakter besitzen. Berechnungen zeigten darüber hinaus, dass ein spannender Phasenübergang zu erwarten ist. Während das Material aus einzelnen Ketten halbleitend ist, wäre eine sehr dichte Kettenstruktur metallisch.
- Ein innerer Kompass für Meereslebewesen im PaläozänVor Jahrmillionen produzierten einige Meeresorganismen mysteriöse Magnetpartikel von ungewöhnlicher Größe, die heute als Fossilien in Sedimenten zu finden sind. Nun ist es einem internationalen Team gelungen, die magnetischen Domänen auf einem dieser „Riesenmagnetfossilien” mit einer raffinierten Methode an der Diamond-Röntgenquelle zu kartieren. Ihre Analyse zeigt, dass diese Partikel es den Organismen ermöglicht haben könnten, winzige Schwankungen sowohl in der Richtung als auch in der Intensität des Erdmagnetfelds wahrzunehmen. Dadurch konnten sie sich verorten und über den Ozean navigieren. Die neue Methode eignet sich auch, um zu testen, ob bestimmte Eisenoxidpartikel in Marsproben tatsächlich biogenen Ursprungs sind.
- Was vibrierende Moleküle über die Zellbiologie verratenMit Infrarot-Vibrationsspektroskopie an BESSY II lassen sich hochaufgelöste Karten von Molekülen in lebenden Zellen und Zellorganellen in ihrer natürlichen wässrigen Umgebung erstellen, zeigt eine neue Studie von einem Team aus HZB und Humboldt-Universität zu Berlin. Die Nano-IR-Spektroskopie mit SNOM an der IRIS-Beamline eignet sich, um winzige biologische Proben zu untersuchen und Infrarotbilder der Molekülschwingungen mit Nanometer-Auflösung zu erzeugen. Es ist sogar möglich, 3D-Informationen, also Infrarot-Tomogramme, aufzuzeichnen. Um das Verfahren zu testen, hat das Team Fibroblasten auf einer hochtransparenten SiC-Membran gezüchtet und in vivo untersucht. Die Methode ermöglicht neue Einblicke in die Zellbiologie.