PETRA III: Die brillanteste Röntgenlichtquelle der Welt : Datum: , Thema: Forschung am DESY
Seit 2010 liefert PETRA III am Forschungszentrum DESY in Hamburg extrem intensive und gebündelte Röntgenstrahlen, mit denen sich Strukturen und Vorgänge in Materialien aufklären lassen – bis hinunter zu einzelnen Atomen.
Die Struktur und die Funktion von Materialien und biologischen Molekülen (kleinste Verbindungen von Atomen) lässt sich mithilfe von Röntgenlicht mit besonderer Präzision aufklären. Solches Röntgenlicht wird mit Synchrotronstrahlungsquellen erzeugt. Dies sind Teilchenbeschleuniger, riesige ringförmige Röhren, in denen geladene Teilchen (meist Elektronen) auf nahezu Lichtgeschwindigkeit gebracht werden. Die Elektronen werden durch Magnetfelder auf gekrümmte Bahnen gebracht. Dabei entsteht ganz besonderes Licht, die sogenannte Synchrotronstrahlung. Sie besitzt einzigartige Eigenschaften, mit denen sich verschieden große Strukturen in Materialproben untersuchen lassen. Je kleiner dabei die Wellenlänge des Lichts ist, desto feinere Strukturen können aufgelöst werden, bis hinunter zu einzelnen Atomen – den kleinsten Bausteinen unserer Welt.
PETRA III liefert besonders intensive Röntgenstrahlen
Seit 2010 liefert die Synchrotronstrahlungsquelle PETRA III am Forschungszentrum DESY in Hamburg besonders brillante – das heißt intensive und scharf gebündelte – Röntgenstrahlen. Die Wellenlänge des Röntgenlichts ist dabei etwa so groß wie die Atome in den Untersuchungsobjekten. Von der hohen Qualität des Lichtstrahls profitieren vor allem Forschende, die besonders kleine Proben untersuchen oder sehr tief in das Material vordringen wollen.
Aktuelle Forschungsbeispiele sind die Untersuchung von medizinischen Wirkstoffen – auch gegen das Coronavirus – und Entwicklung von nachhaltigen Materialien wie künstlichen Holzfasern sowie neuartigen Sensoren. Außerdem stehen den Nutzerinnen und Nutzern weitere Labore vor Ort zur Verfügung, wie zum Beispiel das DESY NanoLab mit bildgebenden Messmethoden, die komplementär zu den Röntgentechniken sind.
Etwa 3000 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler führen jährlich Experimente an einem der Messplätze von PETRA III durch; etwa zwei Drittel der Nutzerinnen und Nutzer kommen dabei aus Deutschland. Sie stammen größtenteils aus Universitäten – aber auch aus außeruniversitären Forschungseinrichtungen und der Industrie. Grundsätzlich darf jedes Institut und jedes Unternehme an PETRA III forschen, solange das Vorhaben ausschließlich zivilen Zwecken dient.
Förderung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung
Der laufende Betrieb von PETRA III wird aus dem Haushalt des Forschungszentrums DESY finanziert, der zu 90 Prozent vom Bund getragen wird. Die Verbundforschung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung ermöglicht es Forschergruppen aus deutschen Universitäten, die Instrumente und Aufbauten an den Experimentierstationen weiterzuentwickeln und die Möglichkeiten von PETRA III optimal auszuschöpfen. Die Fördersumme durch das Ministerium lag im Zeitraum 2017 bis 2021 bei insgesamt gut 38 Millionen Euro für 101 geförderte Projekte.