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Clusterreport Optik & Photonik

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Clusterreport Optik und Photonik | Optische Analytik 74 Katalyse-Labor für nachhaltige Energieversorgung des Fritz-Haber-Instituts der Max-Planck-Gesellschaft sowie die Beamline PINK für Röntgenemissionsstudien, die vom Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion betrieben wird. www.helmholtz-berlin.de/quellen/corelabs/emil/index_de.html Die Abteilung Nanometeroptik und Technologie am HZB wurde 2010 aus der früheren BESSY Optics Group und dem Anwenderzentrum Mikrotechnik (AZM) gebildet. Sie vereint die international anerkannte Expertise des HZB in Konstruktion, Fertigung und Vermessung von Optik für kurze Wellenlängen. Verbunden mit dem HZB ist die Arbeitsgruppe Ultrafast Dynamics in Condensed Matter der Universität Potsdam. Im Fokus der Forschung stehen hier die elektronischen Eigenschaften von Materialien, die sich unter anderem in besonderen Eigenschaften wie Ferroelektrizität, optischer Absorption sowie der kohärenten Mischung elektromagnetischer Wellen ausdrücken. Ebenfalls an der Universität Potsdam befindet sich das Labor für Elektronen-Mikrosonden-Analytik (EMPA). Damit lässt sich die chemische Beschaffenheit von Mineralien und Gläsern im Mikrometerbereich zerstörungsfrei untersuchen. Mithilfe von Röntgenstrahlung ist die Anfertigung von Konzentrationskarten einzelner Elemente möglich. www.udkm.physik.uni-potsdam.de/research-interests www.geo.uni-potsdam.de/elektronik-mikrosonde.html www.helmholtz-berlin.de/forschung/oe/fg/nanometeroptik/ index_en.html Am südöstlichen Stadtrand Berlins befindet sich das DESY Zeuthen, eine Zweigstelle des Deutschen Elektron-Synchrotrons in Hamburg. Die Wissenschaftler am Standort sind nicht nur an zahlreichen internationalen astrophysikalischen Projekten beteiligt. In Zeuthen findet auch die Entwicklung wichtiger Komponenten für den Hauptstandort des DESY statt. Die neue Röngtenlichtquelle European XFEL in Hamburg bietet weltweit einzigartige Forschungsbedingungen zur Analyse von physikalischen, chemischen und biologischen Prozessen in höchster räumlicher und zeitlicher Auflösung. In diesem optischen Zonenschmelzofen entstehen große Einkristalle © M. Setzpfandt/HZB www.helmholtz-berlin.de/quellen/corelabs/quantummaterials/index_de.html Das CoreLab für Quantenmaterialien stellt eine Reihe von Methoden und Instrumenten für die Synthese und die Untersuchung neuer Quantensysteme für die Energie- und Informationstechnik zur Verfügung. Die Instrumentierung ist breit anwendbar – auch für viele andere Substanzklassen und Fragestellungen. Das CoreLab macht die Instrumente allen HZB-Wissenschaftlern, externen Wissenschaftlern und kommerziellen Nutzern zugänglich. www.desy.de/ueber_desy/organisation/zeuthen/ index_ger.html In der Arbeitsgruppe Analytische Röntgenphysik an der TU Berlin (Prof. Birgit Kanngießer) am Campus Charlottenburg werden Methoden der Röntgenspektroskopie für Anwendungen in den Lebenswissenschaften und in der Materialwissenschaft untersucht und weiterentwickelt. So wird zum Beispiel die Bestimmung chemischer Verbindungen und Oxidationsstufen mit Röntgen-Emissions- (XES) und Absorptionsverfahren (XAFS) ermöglicht. Hierbei zielt die Forschung vor allem darauf ab, etablierte Verfahren vom Synchrotron in ein normales Labor zu holen und somit einer breiteren Nutzung zugänglich zu machen. Ein anderer Schwerpunkt in der AG Kanngießer ist die Röntgenmikroskopie. Dabei hilft die kurze Wellenlänge der Röntgenstrahlung, besonders hohe Auflösungen zu erzielen. In Kooperation mit der Hochschule Remagen wurde dafür ein System mit einer räumlichen Auflösung unter 30 nm am

75 Clusterreport Optik und Photonik | Optische Analytik Hamburger Synchrotron PETRA III aufgebaut. Das System ermöglicht spektroskopische und tomographische Messungen. Neben materialwissenschaftlichen Forschungen werden in einem gemeinsamen Projekt mit der Charité auch biomedizinische Proben in vitro auf Zellebene untersucht. www.axp.tu-berlin.de/ag_kanngiesser Zur Ausrüstung gehört das BLiX-Röntgenmikroskop mit einer hochbrillanten Laserplasmaquelle. Damit lassen sich unter anderem zeitaufgelöste und Einzelschuss- (NEXAFS) Messungen im Bereich bis 1 keV machen. Angesiedelt ist das BLiX am Stiftungslehrstuhl für Analytische Röntgenphysik von Professorin Birgit Kanngießer. Ziel der technischen Entwicklung ist auch hier, erfolgreiche Methoden vom Synchrotron in ein normales Labor zu holen. Die Anwendungen, die dabei möglich werden, reichen von der Geologie und den Umweltwissenschaften bis zur Biomedizin. Die TU Berlin will mit solchen „Innovative Labs“ Institutionen schaffen, in denen universitäre und außeruniversitäre Forschungsinstitute zusammen mit Unternehmen an innovativen Produkten arbeiten. Aufseiten des MBI fungiert das BLiX auch als Leibniz- Applikationslabor. www.blix.tu-berlin.de Diatom (Kieselalge), aufgenommen mit dem Röntgenmikroskop LTXM (Laboratory Transmission X-ray Microscope) der TU Berlin © TU Berlin Einen wichtigen Schwerpunkt der optischen Analytik in Berlin bilden die Labore für Forschung, Prüfung und Standards, allen voran die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) und die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM). Am Max-Born-Institut für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie (MBI) liegt ein wesentlicher Schwerpunkt auf der Erforschung besonders kurzer Pulse. Die kürzesten derzeit experimentell zugänglichen Pulse liegen im Attosekundenbereich. Das ist wesentlich kürzer als eine Schwingung sichtbaren Lichts dauert. Dementsprechend lassen sich solche Pulse nur bei wesentlich kürzeren Wellenlängen generieren, typischerweise durch die „Erzeugung hoher Harmonischer“ (engl. high-order harmonic generation HHG). Die Forscher am MBI nutzen solche Pulse im EUV bzw. Röntgenbereich zur Erforschung der Struktur- und zeitabhängigen Dynamik von Elektronen in Atomen, Molekülen und Festkörpern. Dafür werden verschiedene spektroskopische Methoden bis hin zur Röntgenholografie erforscht. www.mbi-berlin.de Gemeinsam mit der TU Berlin betreibt das MBI das Berlin Laboratory for innovative X-ray Technologies (BLiX). Die zwei Fachabteilungen der PTB am Standort Charlottenburg befassen sich mit Thermometrie, Radiometrie, Medizinphysik, Mathematik und Informationstechnik für die Metrologie. In Adlershof betreibt die PTB den MLS-Elektronenspeicherring (Metrology Light Source) für Kalibrierungen vom Infraroten (THz) bis ins extreme Ultraviolett (EUV) und nutzt ebenfalls den Elektronenspeicherring BESSY II. www.ptb.de/cms/ueber-uns-karriere/ueber-uns/ptb-in-berlin/ institut-berlin.html An der BAM ist ein eigener Fachbereich für radiologische Verfahren eingerichtet. Aufgabe des Fachbereichs Radiologische Verfahren ist die Entwicklung, Anwendung, Validierung und Zertifizierung von radiologischen Verfahren mit Röntgen-, Gamma- und Terahertzstrahlen (THz-Strahlen). Dazu werden an der BAM neue zwei- und dreidimensionale digitale Mess- und Prüfverfahren (Computer-Laminographie, Tomosynthese und Computertomographie) für Industrie- und Sicherheitsanwendungen entwickelt.

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