EMFL – Forschung mit höchsten Magnetfeldern

Das European Magnetic Field Laboratory vereint drei Hochfeldlabore an vier Standorten und bietet damit herausragende Möglichkeiten, um Materie in starken Magnetfeldern zu analysieren. Dazu zählen das Hochfeld-Magnetlabor Dresden (HLD) in Dresden, die Laboratoires National des Champs Magnétiques Intenses (LNCMI) in Grenoble und Toulouse (Frankreich) sowie das Hochfeld-Magnetlabor in Nijmegen (HFML, Niederlande).

Starke Magnetfelder sind mit die besten Werkzeuge, um Materie zu untersuchen und deren Eigenschaften zu manipulieren. So können Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler neue Materialien grundlegend untersuchen und ihre Eigenschaften gezielt verändern, um sie für Anwendungen zu optimieren.

Allgemein stellen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Frage: Wie reagiert ein Material auf ein äußeres Magnetfeld? Manche Metalle und Legierungen ändern etwa ihre Temperatur, sobald sie einem magnetischen Feld ausgesetzt sind. Untersuchungen des Effekts können somit zu effizienteren Kühlsystemen führen und somit zur Energiewende beitragen. Außerdem suchen die Forschungsteams am EMFL nachhaltigere Materialien für Magnete – denn bislang braucht es für die Herstellung von Magneten Metalle und Mineralien, meist seltene Erden, deren Vorrat begrenzt ist.

Das Europäische Magnetfeldlabor stellt Forschenden die weltweit stärksten Magnetfelder in der Größenordnung von rund 100 Tesla zur Verfügung. Die Herausforderung ist hierbei, die enormen Kräfte in den Magnetspulen zu beherrschen. Die hohen Magnetfelder entlocken den untersuchten Materialien neue Erkenntnisse.

Erzeugung hoher Magnetfelder

Am EMFL untersuchen die Forschungsteams verschiedenste Materialien und Aspekte: So ist etwa die Wechselwirkung von Laserlicht mit Materialien in hohen Magnetfeldern eine Möglichkeit, mit der sie mehr über die atomaren und magnetischen Eigenschaften von Materialien erfahren. Transportierfähige gepulste Magnete und Generatoren mit Feldern bis zu 40 Tesla etwa lassen sich mit Laser-, Neutronen- oder Röntgenquellen kombinieren. So lassen sich die Eigenschaften der Materie in gepulsten Magnetfeldern detailliert analysieren.

Auch im Kampf gegen den Krebs können Magnetfelder helfen. Nicht nur in der Krebsdiagnose mittels Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT) kommen diese zum Einsatz. EMFL-Forschende nutzen sie auch, um Alternativen zu den heutigen Therapiemöglichkeiten zu entwickeln. Gepulste Magnete – in den EMFL-Laboren entwickelt – lassen sich bei der Protonenstrahltherapie mit laserbeschleunigten Teilchen einsetzen. Diese bündeln und fokussieren die Strahlen präzise an die richtige Stelle im Körper.

LNCMI in Grenoble

Die Hauptakteure des EMFL sind drei Institutionen als Betreiber der Forschungsanlagen in Frankreich, Deutschland und den Niederlanden. Doch auch Polen, das Vereinigte Königreich und Italien beteiligen sich an den Betriebskosten. Darüber hinaus nutzen Forschungsgruppen und Institutionen weltweit die Infrastruktur für unterschiedlichste Untersuchungen. Hunderte Anträge auf Messungen erreichen die Komitees jedes Jahr, von denen sie die besten auswählen müssen.

Seit der Gründung des EMFL im Jahr 2015 stellen die Labore Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern die starken Magnetfelder gemeinsam zur Verfügung. Derzeit laufen mehrere von der EU geförderte Infrastrukturprojekte. Ziel davon ist es, die Nachhaltigkeit der Labore und der Forschung mit Magnetfeldern in Europa zu verbessern. Dies geschieht unter anderem durch neue Antragsverfahren für Messzeiten. Im Fokus steht weiterhin, Forschungsgruppen in anderen Ländern einzubinden und Magnettechnologien weiterzuentwickeln.