CXNS - Neue Hightech-Labore auf dem DESY-Campus

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Autor: Scho

Das CXNS ist eine multiinstitutionelle, interdisziplinäre Plattform für die Forschung mit Röntgenlicht in Kombination mit Nano- und Materialwissenschaften und ist in dieser Form einzigartig. Das Zentrum profitiert unter anderem durch die Nachbarschaft zur hochbrillanten Röntgenquelle PETRA III und wird auch weiteren Kooperationen ein Zuhause geben.

Dazu erklärt Bundesforschungsministerin Bettina Stark-Watzinger: „Die Grundlagenforschung geht den fundamentalen Fragen unserer Welt nach und entdeckt dabei stets Neues. Sie schafft Wissen, das in unsere Innovationspipeline fließt, die wir so dringend brauchen, um den großen Herausforderungen wie Pandemien oder dem Klimawandel entgegentreten zu können. Mit dem CXNS ist ein Forschungszentrum entstanden, das Seinesgleichen sucht. An der Gesamtinvestition für den Bau hat sich der Bund mit mehr als 15 Millionen Euro beteiligt. Wir stärken den Standort und schaffen die Grundlagen für ein wirkungsvolles und international führendes regionales Innovationsökosystem. Die Nähe zur DESY Start-up-Landschaft soll zudem dafür sorgen, Ideen aus der Forschung schneller in die Anwendung zu bringen.“

Hamburgs Wissenschaftssenatorin Katharina Fegebank sagt:„Ich freue mich sehr, mit dem Centre for X-ray and Nano Science ein weiteres Juwel für unsere Science City Hamburg Bahrenfeld einweihen zu dürfen. Das Zentrum bietet eine hochmoderne Labor-Infrastruktur und wird zweifellos bahnbrechende Innovationen hervorbringen. Schon jetzt gibt es faszinierende Ansätze, zum Beispiel im Bereich der Wasserstoffspeicherung, die echte Gamechanger in der Energiewende sein könnten. Und das ist erst der Anfang. Die Science City Hamburg Bahrenfeld bietet ideale Bedingungen für diese so wertvolle Kooperation der Forschungseinrichtungen. Wir können uns sicher sein: Hier wird einmal mehr Spitzenforschung am Wissenschaftsstandort Hamburg betrieben!“

„Haus der Chancen“

Schleswig-Holsteins Wissenschaftsministerin Karin Prien bezeichnet den Forschungsneubau als „Haus der Chancen“. „Hier werden Ideen entwickelt und auf den Prüfstand gestellt, mit denen wir die Welt von morgen gestalten können. Mit den hoch entwickelten Messverfahren auf dem DESY-Campus bestehen beste Voraussetzungen, um Durchbrüche für neue Materialien zu schaffen. Materialien, die uns helfen, die Herausforderungen der Zukunft zu bewältigen.“ Zugleich sei das CXNS ein Ort der internationalen Kooperation. „Und damit macht es deutlich: Um wissenschaftliche Potenziale ausschöpfen zu können, brauchen wir auch in der Zukunft Weltoffenheit und kooperatives Denken“, betont die Ministerin.

Das neue fünfgeschossige Gebäude hat eine Grundfläche von über 5000 Quadratmetern, mehr als 700 Quadratmeter davon Laborflächen. Es bietet Platz für rund 250 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Im CXNS sind das DESY NanoLab, das „German Engineering Materials Science Centre“ des Helmholtz-Zentrums Hereon, Teile des „Ruprecht-Haensel-Labors“ der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, sowie eine Kooperation von DESY mit der TU Hamburg im Rahmen des interdisziplinären „Center for Integrated Multiscale Materials Systems“ und eine Außenstelle des Leibniz-Instituts für Kristallzüchtung untergebracht.

Vernetzte Analyse- und Forschungsmethoden

Daneben nutzen weitere Arbeitsgruppen der DESY Photon Science Labore und Büroflächen im Gebäude. Das CXNS bietet ideale Bedingungen für die Nano- und Materialforschung mit Photonen und komplementären Methoden. High-Tech-Labore mit sich gegenseitig ergänzenden, vernetzten Analyse- und Forschungsmethoden sind hier an einem Ort konzentriert und direkt an die DESY-Großforschungsanlagen angebunden.

„Mit den gebündelten Kompetenzen von DESY, Hereon und CAU wird das CXNS eine einzigartige Plattform für die Entwicklung und Untersuchung neuer Werkstoffe, neuer Sensortechnologien und Katalysatormaterialien für chemische Prozesse. Damit schaffen wir für wichtige Themen Lösungsansätze, die unsere Gesellschaft so dringend braucht, und legen die Grundlage für die Innovationen von morgen“, sagt Prof. Helmut Dosch, Vorsitzender des DESY-Direktoriums und Bauherr des Gebäudes.

Im DESY Nanolab, DESYs Zentrale für Nanoforschung, bieten technisch aufwendige Labore ideale Bedingungen für die Strukturierung, Herstellung, Charakterisierung und Markierung von Nanoproben, die dann in dem hochintensiven Röntgenlicht der Forschungslichtquellen PETRA III, FLASH oder European XFEL untersucht werden. Die dafür notwendigen hochempfindlichen Laborgeräte werden auf besonders schwingungsentkoppelten Einzelfundamenten im Gebäude stehen, die fragilen Proben können auf kürzestem Wege in die PETRA-Experimentierhalle „Max von Laue“ überführt werden.

„Brücke von der Grundlagenforschung über den digitalen Zwilling bis zur Innovation“

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums Hereon nutzen den Neubau für ihr Kompetenzzentrum GEMS „German Engineering Materials Science Centre“. „Wir entwickeln am Helmholtz-Zentrum Hereon Technologien zur Gestaltung des erforderlichen Wandels hin zu mehr Nachhaltigkeit. Leichtbau und Medizintechnik, Wasserstofftechnologien oder Membranen zur Trinkwasseraufbereitung gehören unter anderem zu unseren Forschungsfeldern. Mit den weltweit einzigartigen Charakterisierungsmethoden am CXNS sind wir in der Lage Prozesse und Werkstoffe bis auf die atomare Ebene zu verstehen und so die Brücke von der Grundlagenforschung über den digitalen Zwilling bis zur Innovation zu schlagen“, erläutert Prof. Matthias Rehahn, Wissenschaftlicher Geschäftsführer am Hereon.

Das Ruprecht-Haensel-Labor besteht seit vielen Jahren als erfolgreiche Kooperation der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel mit ihrem Forschungsschwerpunkt „Kiel Nano, Surface and Interface Science“ (KiNSIS) und DESY. Mithilfe von Photonen werden dort vor allem strukturelle, elektronische und dynamische Eigenschaften von Materialien untersucht. Kiels Universitätspräsidentin Prof. Simone Fulda dazu: „Das Ruprecht-Haensel-Labor bildet die räumliche Schnittstelle dieser langjährigen Zusammenarbeit zwischen Großforschung, universitärer Spitzenforschung und forschungsnaher Lehre. Für unsere Arbeitsgruppen aus den Nano-, Lebens- und Oberflächenwissenschaften bieten die Büros im CXNS durch direkte Nähe zu PETRA III optimale Bedingungen für die Entwicklung innovativer Instrumente und Methoden der Nanoforschung und die Erforschung komplexer Materialien.“ Der Name des Labors geht mit Ruprecht Haensel auf einen der bedeutendsten Pioniere der Forschung mit Synchrotronstrahlung zurück. In den 1960er Jahren charakterisierte er diese Strahlung am Synchrotron bei DESY und erschloss so ihr großes Forschungspotenzial; von 1996 bis 2000 war er Rektor der CAU.

Die rund 18 Mio. Euro für das Gebäude stammen aus Mitteln des Bundes (15 Mio. Euro), der beteiligten Länder Hamburg und Schleswig-Holstein und aus den Grundetats der drei beteiligten Forschungseinrichtungen.

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