Forschungsbereich Materie

Plasma wakefield acceleration of highly relativistic electrons with FLASH

Deutsches Elektronen Synchrotron DESY

Beteiligte Partner: DESY, Universität Hamburg, John Adams Institute (UK), Lawrence Berkely National Laboratory (USA), SLAC National Accelerator Laboratory (USA)
Sprecher: Prof. Dr. Brian Foster, DESY
Laufzeit: Jul. 2011 bis Jun. 2018

Das Helmholtz-Virtuelle-Institut zur Plasma Wakefield Beschleunigung hochrelativistischer Elektronen vereint führende Beschleunigerzentren Deutschlands und der Welt zur Arbeit an Kernfragen der Beschleunigerforschung. Das Programm wird von den einzigartigen Installationen der Partnerlabore profitieren, insbesondere am DESY aber auch am LBNL und SLAC, und so einen signifikanten Fortschritt in der Aufgabenstellung erzielen, Teilchenbündel mittels plasmabasierten Techniken mit guter Strahlqualität auf hohe Energien zu beschleunigen. Den Kern des Virtuellen-Instituts bildet das Verständnis der grundlegenden Mechanismen mithilfe mehrerer Schlüsselexperimente mit hochqualitativen Strahlen unter Nutzung von modernsten Diagnosetechniken und hochpräzisem Zeitabgleich. Die zusätzliche Laserexpertise der Universität Hamburg rundet die Fähigkeiten
ab, die sich um die einzigartigen und anspruchsvollen Elektronenbeschleuniger und Freie Elektronen Laser bei DESY gebildet haben und diesem VI zum Erfolg verhelfen werden.

Website

In-Situ Nano-Imaging of Biological and Chemical Processes

Deutsches Elektronen Synchrotron DESY

Beteiligte Partner: DESY, KIT, Universität Göttingen, Universität Heidelberg, Universität Karlsruhe, Dresden (TU)
Sprecher: Prof. Dr.Christian Schroer, DESY
Laufzeit: Sept. 2011 bis Aug. 2016

Die Entwicklung von bildgebenden Verfahren mit Hilfe von Röntgenstrahlen, die einen zerstörungsfreien Blick ins Innere von organischen und anorganischen Proben bis hin zu Auflösungen im Bereich von Nanometern ermöglichen, ist Aufgabe dieses virtuellen Instituts. Die Röntgenmikroskope bei PETRA III, FLASH und später am Europäischen XFEL werden für die Untersuchungen mit speziellen Probenumgebungen ausgerüstet, um Fragen aus der Biologie (Membrane, Zellstruktur, Selbstaggregation) und Chemie (Katalyse, Redox- und Fallungsreaktionen) zu behandeln. Unter der Leitung des DESY beteiligen sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus den Bereichen Röntgenmikroskopie, Biologie und Chemie an dem virtuellen Institut.

Website

Nuclear Astrophysics Virtual Institute NAVI

GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung

Beteiligte Partner: GSI, FZJ, HZDR, Universität Frankfurt am Main, Universität Würzburg, Universität Gießen, Universität Bonn, Universität Darmstadt, Universität Basel, Michigan State University, Schwerionenbeschleunigeranlage (GANIL) im französischen Caen
Sprecher:
Prof. Dr. Karlheinz Langanke, GSI
Laufzeit: Sept. 2011 bis Aug. 2016

Hydrostatisches Brennen in Sternen und die Synthese von schweren Elementen im Universum durch den R-Prozess sind grundlegende Fragen der nuklearen Astrophysik, die von Kernphysikern, Astrophysikern und Astronomen untersucht werden. An den Experimentieranlagen der Partner können Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Eigenschaften der am R-Prozess beteiligten Kerne untersuchen.

Website

New states of matter and their excitations

Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie

Beteiligte Partner: HZB, TU Berlin, FU Berlin, TU Dresden, Georg August Universität Göttingen, TU Dortmund, Princeton University (USA), University of Oxford (UK), University of La Plata (Argentinien), California Institute of Technology (USA), SNS Oak Ridge National Laboratory (USA)
Sprecher: Prof. Dr. Piet Brower, FU Berlin
Laufzeit: Sept. 2012 bis Aug. 2017

Der unglaubliche Reichtum von metallischen, magnetischen und supraleitenden Verbindungen bringt seit Jahrzehnten unerwartete Ergebnisse. Das gilt nicht nur für die Grundlagenforschung sondern auch für die Materialwissenschaft: Solche Systeme bilden die Basis unzähliger technischer Anwendungen, die unsere Gegenwart bestimmen. Die Suche nach fundamental neuen Phasen der Materie ist deshalb ein zentrales Unterfangen an der Schnittstelle von Grundlagen- und angewandter Forschung und das systematische Verständnis neuer Phasen ist der Schlüssel für langfristige technologische Innovation, wie z.B. die Suche nach Quantencomputern. Hierbei haben kürzlich etliche Durchbrüche Wissenschaftler mit unterschiedlichem Hintergrund vereint, um die speziellen Eigenschaften dieser Phasen zu verstehen und um zu untersuchen, wie sie genutzt werden können. Das Potential dieser Durchbrüche, teilweise basierend auf der Aussicht, topologische Quantencomputer zu realisieren, hat zu einer substantiellen finanziellen Förderung in Europa, Asien und Nordamerika geführt. In Deutschland bestehen derzeit keine vergleichbaren Aktivitäten, obwohl weltweit einflussreiche Forscher in diesem Feld tatsächlich hier arbeiten. Das Helmholtz-Virtuelle-Institut zielt darauf ab, die führenden Wissenschaftler zusammenzubringen, um diese wissenschaftliche Herausforderung anzunehmen. Es wird den ersten Schritt darstellen, hier eine Forschergemeinschaft zu organisieren, Nachwuchswissenschaftler für die Zukunft auszubilden und die komplementäre Expertise der Forscher in Deutschland und ihrer weltweiten Partner zusammenzubringen.

Website

Dynamic Pathways in Multidimensional Landscapes

Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie

Beteiligte Partner: HZB, Stanford, USA (SLAC), Max-Born-Institut, Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie, FU Berlin, TU Berlin, Universität Duisburg-Essen, Universität Potsdam, Universität Hamburg, Universität Amsterdam
Sprecher: Prof. Dr. Alexander Föhlisch, HZB
Laufzeit: Nov. 2011 bis Dez. 2016

Die Forscherinnen und Forscher des Virtuellen Instituts Dynamic Pathways in Multidimensional Landscapes untersuchen die Wirkprinzipen funktionaler Materialien, deren Eigenschaften durch ihre Bausteine und deren Wechselwirkung untereinander und mit der Struktur bestimmt werden. Dabei spielen Eigenschaften wie Spin, Ladung und orbitale Besetzung eine große Rolle. Die dadurch erzeugte Funktionalität kann man nutzen und sogar beeinflussen, um z.B. Energie zu gewinnen und zu wandeln oder Daten zu speichern und zu kommunizieren. Instrumentell fußt das Virtuelle Institut auf den beschleunigerbasierten Röntgenquellen der beiden beteiligten Helmholtz-Zentren HZB und DESY und den Instrumenten der Partnereinrichtungen. Der im virtuellen Institut entwickelte Forschungsansatz wird auch Nachwuchswissenschaftler für die Arbeit am Europäischen XFEL ausbilden und Ideen für die Wissenschaft an dieser zukünftigen Quelle liefern.

Website

Druck-Version

Kontakt

  • Photo of Andreas Schulze
    • Andreas Schulze
    • Referent Impuls- und Vernetzungsfonds:Forschungsverbünde und strategische Partnerschaften
      Helmholtz-Gemeinschaft
  • Photo of Martina Carnott
    • Martina Carnott
    • Referentin Impuls- und Vernetzungsfonds:
      Administration, Virtuelle Institute, Wissenschaftspreise
      Helmholtz-Gemeinschaft