Zwei Gewinnerbilder aus dem HZB beim Helmholtz-Bilderwettbewerb
Dieses Bild zeigt einen Laserschweißprozess im Inneren von Metall. Eine rot glühende Dampfkapillare, auch „Keyhole“ genannt, durchdringt einen gasgefüllten Hohlraum und erzeugt blaue Blasen in der grauen, geschmolzenen Schweißnaht. Zeitaufgelöste Röntgentomographie zeigt, wie Poren entstehen und eingeschlossenes Gas entweicht. © Paul H. Kamm, HZB, Fraunhofer-Institut IWS, Swiss Light Source.
Die farbcodierte Aufnahme zeigt Licht, das von einer Solarzelle ausgestrahlt wird. Sichtbar sind einzelne Kristalle und die Grenzen zwischen ihnen, darunter auch ein fast herzförmiges Korn. Anhand der Messung dieses Leuchtens lässt sich erkennen, wo die Materialqualität hoch ist und wo Kristallgrenzen die Leistung der Solarzelle beeinträchtigen können. © Yannic Kerkhoff, Daniel Abou-Ras, HZB
Paul H. Kamm aus dem HZB erhält den zweiten Preis für eine zeitaufgelöste Röntgentomographie. Das Bild zeigt eine Momentaufnahme beim Laserschweißen und wurde an der Swiss Light Source des Paul Scherrer-Instituts aufgenommen. Zu den 20 schönsten Bildern zählt auch eine Mikroskopie-Aufnahme einer Solarzelle von Yannic Kerkhoff und Daniel Abou Ras, HZB.
Von mikroskopischen Zellstrukturen bis zu Landschaften aus der Weltraumperspektive, Bilder zeigen die Vielfalt und Schönheit unserer Welt – und helfen der Forschung auch dabei, komplexe Prozesse zu erforschen und neue Zusammenhänge aufzudecken.
Im Helmholtz Best Scientific Image Contest 2026 hat auch dieses Jahr wieder eine unabhängige internationale Jury drei Bilder prämiert. Der erste Platz ging an Alena Boos und Nadine Spielmann, Helmholtz-Zentrum München, für eine Aufnahme eines embryonalen Mäuseherzens. Der dritte Platz ging an Saeid Asadzadeh, GFZ, für eine farbkodierte Satellitenaufnahme über dem Anti-Atlas-Gebirge in Nordafrika.
Mit dem zweiten Platz wurde die zeitaufgelöste Röntgentomographie-Aufnahme ausgezeichnet, die Paul H. Kamm, HZB, an der Synchrotron-Lichtquelle des Paul-Scherrer-Instituts angefertigt hat. Auf den ersten Blick scheint es sich um ein Raumschiff aus flüssigem Metall zu handeln, das durch das Weltall schwebt. Aber wir sehen einen winzigen Moment beim Laserschweißen: Dabei ist ein so genanntes „Keyhole“ (dt. Schlüsselloch) entstanden, ein schmaler, mit Dampf gefüllter Kanal, der rot leuchtet, während er einen dicht mit Gas gefüllten Hohlraum durchdringt. In der grauen Schweißnaht bilden sich blaue Blasen. Diese Aufnahme ist die erste dreidimensionale Beobachtung eines solchen „Schlüssellochs“ in Aktion. Sie zeigt, wie geschmolzenes Metall, Gas, Druck und Oberflächenspannung innerhalb von Millisekunden zusammenwirken. Das Verständnis dieser Prozesse hilft, die Laserbewegung zu optimieren, Fehler zu reduzieren und festere, sicherere Schweißnähte in Aluminiumdruckguss herzustellen. Die Ergebnisse dieser Arbeit sind im Fachjournal Advanced Science (2025) publiziert: https://doi.org/10.1002/advs.202413108
20 Bilder aus den insgesamt 125 Einsendungen wurden von der internationalen Jury für eine Wanderausstellung ausgewählt. Die Ausstellung wurde auf der Helmholtz Imaging Conference 2026 (10. bis 12. November in Leipzig) eröffnet.
Unter den Top 20 Bildern befindet sich eine Mikroskopieaufnahme aus dem HZB von Yannic Kerkhoff und Daniel Abou-Ras. Das farbcodierte Bild zeigt das Licht, das von einem polykristallinen CuInSe₂-Absorber im Inneren einer fertigen Solarzelle emittiert wird. Deutlich zu erkennen sind einzelne Kristalle und die Grenzen zwischen ihnen, darunter ein fast herzförmiges Korn. Durch die Messung der Lumineszenz lässt sich die lokale Materialqualität beurteilen und feststellen, wie Korngrenzen den Wirkungsgrad der Solarzelle beeinflussen. Diese Erkenntnisse helfen, photovoltaische Materialien weiter zu optimieren. Das Bild wurde mittels Kathodolumineszenz in einem Rasterelektronenmikroskop aufgenommen, das mit einem Spiegel, einem Spektrometer und einem Photonendetektor ausgestattet ist.
- Israel Ibukun Olaniyan erhält den Promotionspreis der Helmholtz-GemeinschaftBei Helmholtz forschen mehr als 8.000 Doktorandinnen und Doktoranden. Elf von ihnen wurden jetzt mit dem Promotionspreis ausgezeichnet, darunter Dr. Israel Ibukun Olaniyan aus dem HZB. Seine hervorragende Doktorarbeit über "Ferroelectricity at the nanoscale in epitaxial BaTiO3 on silicon" in der Forschungsgruppe von Professor Catherine Dubourdieu befasst sich mit einer neuartigen Nanoelektronik auf Grundlage topologischer Defekte, die zur Entwicklung einer energieeffizienten Informationstechnologie beitragen kann.
- Weltweit nur an BESSY II: IR-Nanoskopie bei sehr langen THz-Wellenlängen
Ein HZB-Team hat an der IRIS-Beamline bei BESSY II neue experimentelle Optionen geschaffen: Die Infrarot-Nanoskopie mit einer räumlichen Auflösung von rund 50 nm bei sehr langen THz-Wellenlängen. Möglich wurde dies durch den „Low-Alpha-Betriebsmodus“ an BESSY II, ein besonderes zeitliches Muster von Lichtimpulsen. Weltweit ist BESSY II nun die einzige Synchrotronlichtquelle, die in einem Versuchsaufbau Nanoskopie im Bereich von 25 bis 4000 cm-1 anbietet – eine einzigartige Möglichkeit zur ultrabreitbandigen Charakterisierung komplexer Materialien im Nanobereich sowohl in den Lebenswissenschaften als auch in den Materialwissenschaften.
- Blinder Fleck für die Anordnung der AtomeKünstliche Intelligenz wird zunehmend eingesetzt, um Eigenschaften neuer Materialien vorherzusagen. Ein Forschungsteam aus Jena und den USA zeigt nun in einer im Fachjournal „Nature Computational Science“ Studie: Kommen dabei Sprachmodelle zum Einsatz, erfassen diese zwar zuverlässig, welche Atomsorten ein Material enthält. Informationen über deren räumliche Anordnung nutzen sie jedoch nur unzureichend. Selbst größere Modelle und mehr Trainingsdaten beheben diese Schwäche nicht. Für stark strukturabhängige Materialeigenschaften sind deshalb auf räumliche Strukturen spezialisierte KI-Modelle die verlässlichere Wahl. (DOI: 10.1038/s43588-026-01045-2)