Materie – Einblick und Durchblick

Was verleiht einem Material seine Eigenschaften? Und wie lassen sich diese Eigenschaften an medizinische oder technische Erfordernisse anpassen? Mit modernen Großgeräten zur Erforschung der Materie lassen sich drängende Fragen aus unterschiedlichsten Forschungsfeldern von den Naturwissenschaften bis zu den Lebenswissenschaften beantworten.

Das Bundesforschungsministerium fördert drei sich ergänzende Arten von Großgeräten zur Erforschung der Materie: Photonenquellen, Neutronenquellen und Quellen geladener Teilchen. Photonen und Neutronen werden insbesondere zur Analyse von Materialien und Oberflächen genutzt. Sollen Materialien hingegen verändert oder veredelt werden, wird oft Strahlung aus elektrisch geladenen Teilchen eingesetzt. Aufgrund ihrer technischen Alleinstellungsmerkmale, wie etwa der räumlichen und zeitlichen Auflösung der Experimente, unterscheiden sich die Anwendungsmöglichkeiten der einzelnen Großgeräte. Sie ermöglichen es beispielsweise, den Ablauf chemischer Prozesse auf molekularer Ebene zu beobachten oder das Innere technischer Objekte wie Akkus und Festplatten im Betrieb zu untersuchen.

In ihren Experimenten beschäftigen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit Grundlagenforschung und anwendungsorientierter Forschung – und das in zahlreichen Fachbereichen: von Physik, Chemie, Geowissenschaften, Material- und Werkstoffwissenschaften über Lebenswissenschaften und Medizin bis hin zu Archäologie und Kunstgeschichte. Dazu werden Methoden entwickelt, mit denen man beispielsweise Biomolekülen oder Katalysatoren bei der Arbeit zusehen kann. Der Pharmaindustrie helfen solche Methoden bei der systematischen Suche nach neuen Arzneimitteln.