Nano-Technologie Mehr Licht für mehr Erkenntnis

"Petra III", der modernste Teilchenbeschleuniger der Welt, ist in Hamburg in Betrieb gegangen. Mit ihm können Forscher winzige Proteine und Nanopartikel durchleuchten.

© Angelika Warmuth/dpa

In der Experimentierhalle auf dem Campus des Deutschen Elektronen Synchrotrons (DESY) wird seit Montag geforscht: Von "PETRA III" erhoffen sich die Wissenschaftler neue Einblicke in die Struktur von Eiweißmolekülen und Nanomaterialien

Es ist kühl in der neuen Experimentierhalle des Forschungszentrums am Deutschen Elektronen-Synchroton (Desy), zugig und geschäftig. Beim Betreten des in türkis-blaues Dämmerlicht getauchten Raumes empfängt einen erwartungsvolles Gemurmel. Unter den Anwesenden ist auch Edgar Weckert, Projektleiter des Bereichs "Forschung mit Photonen" am Desy.

Der Mann mit den rot-blonden Haaren wirkt ausgelassen. Er wippt im Stehen, schüttelt im Vorbeigehen hier und da eine Hand und grinst spitzbübisch. Wie er sich fühle? "Super! Was denken Sie denn?" Schließlich wird in Kürze die neue Synchrotronstrahlenquelle Petra III (Positron-Elektron-Tandem-Ring-Anlage) offiziell in Betrieb genommen.

Synchrotronstrahlungsanlagen gelten als die hellsten Lichtquellen auf der Erde. Die intensive Strahlung entsteht, wenn sehr schnelle elektrisch geladene Teilchen, wie Elektronen oder Protonen, in einem Magnetfeld abgelenkt werden. Das Spektrum der Strahlung reicht dabei vom Infrarot bis in den Röntgenbereich, wie bei Petra III.

Je intensiver die Röntgenstrahlen, desto komplexere Strukturen können Wissenschaftler damit untersuchen. "Mit Petra III können wir eine Reise ins Innere antreten", sagt Helmut Dosch, Vorsitzender des Desy-Direktoriums. "Eine Reise ins Innere der Erde, der Zelle und in das Innere von Proteinen." Dabei handele es sich nicht etwa um modellhafte Experimente, sondern um Untersuchungen am direkten Objekt.

Die erste Idee für das 225 Millionen Euro teure Projekt entstand im Jahr 2001. Sechs Jahre später wurde der Grundstein gelegt und der Beschleuniger bis 2009 fertig gestellt. Im Juli wurde der erste Röntgenstrahl an der Lichtquelle erzeugt. Den Nachweis, dass es sich dabei um den weltweit besten Strahl handelt, erbrachten die Forscher im Oktober. "Es ist uns gelungen, sehr viele Photonen auf kleinster Fläche von nur wenigen Quadratmillimetern zu bündeln", sagt Dosch.

Der entscheidende Vorteil eines so haarfeinen und höchst intensiven Röntgenlichtstrahls ist, dass sich damit auch winzig kleine Materialproben, wie zum Beispiel Proteine, genau untersuchen lassen. Auch die diesjährige Chemie-Nobelpreisträgerin Ada Yonath forschte einst am Desy, um die Struktur von Ribosomen aufzuklären.

Sie arbeitete damals mit Petras Vorgänger Doris. Diesen übertrumpft Petra, die erstmals 1978 in Betrieb genommen wurde und nunmehr in der dritten Generation ist, um ein Vielfaches. So ist der 2,3 Kilometer lange Speicherring heute die brillanteste Röntgenstrahlungsquelle samt Experimentierhalle mit rund 30 Messplätzen.