Wie wir drängende Zukunftsfragen lösen, ist eine der großen Herausforderungen unserer Zeit. Neue Materialien und Wirkstoffe spielen dabei eine wichtige Rolle. Sie müssen intelligenter und leistungsfähiger sein als heutige rohstoffbasierte Materialien.

Zukünftige Entwicklungen nutzen Sonnenlicht wirkungsvoll, stellen Kraftstoff aus Wasserspaltung oder Kohlendioxid-Recycling her und sind die Basis für eine CO₂-freundliche Energieversorgung sowie umweltschonende Transport- und Informationssysteme. In Maschinen und Zellen steuern sie chemische Prozesse auf molekularer Ebene. Auch in der Wirkstoffforschung werden molekulare Konzepte neue Chancen für die Medizin im Kampf gegen Infektionskrankheiten oder Krebs eröffnen.  

Die Eigenschaften geeigneter Substanzen und Materialien lassen sich jedoch vielfach nur auf Nanoebene untersuchen und steuern. Das erfordert eine neue Generation von Photonenquellen mit analytischen Fähigkeiten, die bisher nicht vorstellbar waren. Mit dem 3D-Röntgenmikroskop PETRA IV stellt sich Deutschland dieser Herausforderung. Die neue Synchrotronstrahlungsquelle bei DESY wird die Röntgenbildgebung revolutionieren: Mit PETRA IV  können Forschende erstmals einzelne Objekte im Nanometerbereich beleuchten und die  Struktur, Energetik und Funktion molekularer Einheiten in Materialien und Zellen unter realistischen Betriebs- und Umgebungsbedingungen erfassen. Die Anlage soll auf dem DESY- Forschungscampus in Hamburg-Bahrenfeld innerhalb des vorhandenen PETRA III-Ringtunnels gebaut werden und 2027 in Betrieb gehen. 

Die Experimentierbedingungen an PETRA IV sind besonders attraktiv für Materialforschung und Strukturbiologie. Sie werden aber auch völlig neue Möglichkeiten für Nano- und Geowissenschaften, Planetenforschung und die Erforschung der Eigenschaften und Prozesse in Wasser schaffen. Das auf dem DESY-Campus geplante interdisziplinäre Zentrum für Molekulare Wasserforschung (CMWS) wird – neben dem Zentrum für Infektionsforschung (CSSB), dem Zentrum für Forschung mit Röntgenlicht und Nanowissenschaften (CXNS) sowie dem Hamburger Standort des Europäischen Laboratoriums für Molekularbiologie (EMBL) – das analytische Potenzial von PETRA IV voll ausschöpfen. 

In das Design von PETRA IV ist neben den Anforderungen von Forschungsgruppen auch der künftige Bedarf aus der Hightech-Industrie eingeflossen. Bereits in dieser Konzeption zeigt sich, wie DESY das neue Forschungsgroßgerät PETRA IV am Wissenschaftsstandort Deutschland positionieren will.

Prof. Helmut Dosch

Vorsitzender des DESY-Direktoriums