Der Natur auf die Finger schauen

Einzigartiges Hochleistungs-Elektronenmikroskop für die Forscher im Land

v.l.n.r.: Konsortiumsmitglieder: PD Dr. Marcus Frank, Prof. Markus Münzenberg, Prof. Karl-Heinz Meiwes-Broer, Dr. Susanne Radloff, Prof. Olaf Keßler und Dr. Carsten Kreyenschulte

Völlig neue Einblicke in die Welt der Atome und Moleküle gewinnen die Wissenschaftler des Departments Leben, Licht und Materie der Universität Rostock. Die Grundlage bildet eine Förderung in Höhe von 3,6 Mio Euro durch den Bund und das Land Mecklenburg-Vorpommern für ein neuartiges Elektronenmikroskop. Damit wird es erstmals möglich, Untersuchungsobjekte im flüssigen oder gasförmigen Zustand auf atomarer Ebene live zu verfolgen. So können kleinste Veränderungen in lebenden biologischen Zellen im Kontakt mit Nanoteilchen hochaufgelöst beobachtet werden. Mit dem neuen Hochleistungs-Elektronenmikroskop ist sogar die Abbildung einzelner Atome möglich, damit kann beispielsweise die Wirkung von Katalysatoren auf chemische Reaktionen direkt verfolgt werden, genauso wie Vorgänge der Strukturbildung von Leichtbauwerkstoffen. Die Anschaffung wird möglich durch einen erfolgreichen Förderantrag eines interdisziplinären Konsortiums aus Wissenschaftlern der Universität Rostock in Zusammenarbeit mit der Universität Greifswald, der Hochschule Wismar sowie den Leibniz-Instituten für Katalyse, für Ostseeforschung und für Plasmaforschung. Der gemeinsame Antrag konnte sich in einem starken Wettbewerb zahlreicher deutscher Universitäten durchsetzen. Seinen Standort wird das Hochleistungsmikroskop unter dem Dach des Forschungsbaus Leben, Licht und Materie der Universität Rostock finden und dort der interdisziplinären Forschung an den Schnittstellen zwischen Naturwissenschaften, Ingenieurwissenschaften und Medizin neue Möglichkeiten bieten. „Mit der Bewilligung dieses Großgerätes haben wir einen wichtigen Meilenstein erreicht. Wir freuen uns sehr auf völlig neuartige Einblicke in die Nanowelt der lebenden und festen Materie“, so Professor Keßler vom Lehrstuhl für Werkstofftechnik und Sprecher des interdisziplinären Konsortiums. Nach einer Beschaffungs- und Aufbauphase wird die Inbetriebnahme im Jahr 2019 mit Spannung erwartet.

Alfried Krupp-Förderpreis 2017

für Physiker Alexander Szameit aus Rostock

Professor Alexander Szameit (Foto: Universität Rostock/Julia Tetzke)

Der Rostocker Physikprofessor Alexander Szameit wird am 23.11.2017 in Essen mit dem „Alfried-Krupp-Förderpreis für junge Hochschullehrer 2017“ ausgezeichnet. Der Preis ist mit einer Million Euro dotiert. Szameit lehrt seit einem Jahr an der Universität Rostock als Professor für Experimentelle Festkörperoptik. „Solch eine Auszeichnung ist eine Ehre für die ganze Universität Rostock“, unterstreicht Rektor Professor Wolfgang Schareck. Alexander Szameit sei ein begeisternder Wissenschaftler, der seinen Forschungsschwerpunkt auch allgemeinverständlich darstellen könne. Zudem sei der Physiker ein Teamplayer, der sich in kurzer Zeit bestens ins Team eingelebt habe, würdigt der Rektor. Den Auswahlgremien der Stiftung lagen 42 Kandidatenvorschläge von Universitäten und Forschungseinrichtungen aus ganz Deutschland vor. Der Preis geht an exzellente junge Wissenschaftler, die in ihrem Feld zu den innovativsten und klügsten Köpfen gehören. „Das Geld wird reichen, um vier Doktoranden für fünf Jahre zu beschäftigen“, sagt Szameit. Die Preisträger können die Fördermittel unbürokratisch dafür einsetzen, sich unabhängig von öffentlichen Geldern ein optimales Arbeitsumfeld zu schaffen: Sie können beispielsweise Labor- und Arbeitsplätze einrichten und verbessern, Symposien oder Fachkongresse besuchen sowie Wissenschaftliche Mitarbeiter und spezielle Forschungsgruppen finanzieren. Für ihn sei es eine große Ehre, diese Auszeichnung zu empfangen, sagt der 38-jährige Professor. „Das ist aber gleichzeitig auch Ansporn, noch besser zu werden. Mit dem Alfried Krupp-Förderpreis, so Alexander Szameit in seinen Dankesworten, erhalte er die Möglichkeit, sich über seine bisherigen Forschungsgebiete hinaus neue Themen zu erschließen. Als junger Forscher träume man davon, viele spannende Fragestellungen zu bearbeiten, habe aber allzu häufig mit finanziellen und personellen Engpässen zu kämpfen. „Jetzt öffnen sich einige Türen für mich, die bisher verschlossen schienen. Darauf freue ich mich – auf ein Stück freies Forscherleben!“

Der Schwerpunkt der Forschung von Alexander Szameit ist die Ausbreitung von Licht in künstlichen, strukturierten Medien. Er geht dabei weit über die Grenzen der „klassischen“ Optik hinaus und lässt sich bei der Erarbeitung seiner Forschungsideen von beinahe allen Teilgebieten der Physik inspirieren. Dazu gehören unter anderem die Physik der festen Körper, die Teilchenphysik, die Quantenmechanik, die Atomphysik und sogar die Kosmologie. Die Grundlage seiner Arbeit ist dabei eine neuartige experimentelle Plattform, die er und seine Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter zur Blüte entwickelt haben: die „photonischen Wellenleitergitter“. Diese erlauben im Labormaßstab die experimentelle Simulation verschiedener physikalischer Prozesse mittels optischer Methoden, insbesondere auch solcher Prozesse, die labortechnisch mit keiner anderen experimentellen Methode untersucht werden können. Namhafte Fachkollegen zählen die Arbeiten von Alexander Szameit „zum Feinsten, was kürzlich in der modernen Optik erarbeitet wurde“. Sein tiefgehendes Verständnis theoretischer Grundlagen und sein beeindruckendes experimentelles Geschick erlaubten ihm nicht nur, praxis-orientierte Entwicklungen voranzutreiben, sondern auch sehr grundlegende Fragen der Physik aufzugreifen und experimentell zu überprüfen. Dies hat er beispielsweise 2013 mit einer aufsehen-erregenden Arbeit demonstriert, in der er mit seinem Team erstmals den experimentellen Nachweis für theoretische Erkenntnisse der beiden Physik-Nobelpreisträger von 2016, Duncan Haldane und David Thouless, erbrachte. „Der Preisträger“, so die Kuratoriumsvorsitzende Ursula Gather, „beherrscht die Konzeption physikalischer Experimente so virtuos, dass es ihm gelungen ist, grundlegende Fragen der Physik auf gänzlich neue Art zu behandeln. Er bringt das Licht dazu, wie er selbst sagt, „Dinge zu tun, die es freiwillig nie tun würde.“ In seiner Laudatio würdigte Professor Immanuel Bloch vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching die Forschungsleistungen des Preisträgers: „Alexander Szameit ist einer der Wegbereiter des neuen, innovativen Forschungsgebiets der topologischen Photonik und der integrierten Quantenoptik. In seinen Arbeiten kann er Lichtleiter gezielt in Festkörperstrukturen schreiben und so das Licht nahezu magisch geschützt um Hindernisse leiten. Damit eröffnen sich völlig neue Wege für grundlegende Experimente in der Quantenoptik, aber auch für technologische Anwendungen im wichtigen Bereich der Photonik.“

Ein MRT für Forscher im Maschinenbau

Nach mehreren Jahren harter Arbeit freut Professor Sven Grundmann sich über den Magnetresonanztomgraphen (MRT)

Ein MRT im Maschinenbau? „Ja“, sagt Professor Sven Grundmann, Inhaber des Lehrstuhls für Strömungsmechanik der Universität Rostock. Die Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik wird die erste Maschinenbaufakultät in Deutschland sein, die mit einem eigenen Magnetresonanztomographen (MRT) ingenieurwissenschaftliche Probleme lösen wird. Das Gerät ist als äußerst vielseitiges Messgerät angeschafft worden. Neben der Bearbeitung ingenieurwissenschaftlicher Forschungsfragen wird mit dem MRT-Labor im Maschinenbau zudem medizinische Forschung ermöglicht. Mit der medizinisch motivierten Forschung gebe es sogar die Chance, medizinische Diagnosemöglichkeiten weiter zu verbessern. „Dass man mit diesem Verfahren nicht nur Bilder von organischen Geweben erzeugen, sondern auch andere physikalische Eigenschaften, wie Dichte, Konzentration, Temperatur oder auch Geschwindigkeiten erfassen kann, ist schon seit Jahrzehnten bekannt“, sagt Grundmann. Das Problem sei jedoch die Zugänglichkeit der großen MRTs (Ganzkörper) in den Kliniken. Aus guten Gründen seien diese Geräte nur für medizinische Zwecke verfügbar. „Ich bin stolz auf meine Fakultät und meine Universität, dass sie den Mut und die Vorstellungskraft bewiesen haben, solch ein Labor einzurichten, um ohne die Einschränkungen, die in Kliniken angewandt werden müssen, ganz frei mit diesem faszinierenden Messgerät arbeiten zu können.“

Die übliche strömungsmechanische Messtechnik sei noch lange nicht ausgereizt. In einigen wichtigen Aspekten sei sie dem MRT-Verfahren immer noch überlegen. Die klassischen Methoden werden seit Jahrzehnten weltweit in vielen Arbeitsgruppen weiterentwickelt. „Aber schon jetzt produziert die MRT-basierte Strömungsmessung eine unvergleichliche Fülle von Messdaten mit einer einzigartigen Leichtigkeit. Der Aufwand ist viel geringer als mit den klassischen Messmethoden, wodurch sich ganz neue Arbeitsweisen in der strömungsmechanischen Forschung und Entwicklung etablieren lassen“, unterstreicht der 42-jährige Wissenschaftler. Besonders im Bereich Wärmemanagement biete die kombinierte Erfassung dreidimensionaler Geschwindigkeitsfelder zusammen mit den dreidimensionalen Temperaturfeldern bisher nicht verfügbare Möglichkeiten. „Darüber hinaus sind viele weitere messtechnische Möglichkeiten, die ein MRT für Strömungen bietet, technisch noch gar nicht erschlossen“, sagt Grundmann.

Die übliche strömungsmechanische Messtechnik sei noch lange nicht ausgereizt. In einigen wichtigen Aspekten sei sie dem MRT-Verfahren immer noch überlegen. Die klassischen Methoden werden seit Jahrzehnten weltweit in vielen Arbeitsgruppen weiterentwickelt. „Aber schon jetzt produziert die MRT-basierte Strömungsmessung eine unvergleichliche Fülle von Messdaten mit einer einzigartigen Leichtigkeit. Der Aufwand ist viel geringer als mit den klassischen Messmethoden, wodurch sich ganz neue Arbeitsweisen in der strömungsmechanischen Forschung und Entwicklung etablieren lassen“, unterstreicht der 42-jährige Wissenschaftler. Besonders im Bereich Wärmemanagement biete die kombinierte Erfassung dreidimensionaler Geschwindigkeitsfelder zusammen mit den dreidimensionalen Temperaturfeldern bisher nicht verfügbare Möglichkeiten. „Darüber hinaus sind viele weitere messtechnische Möglichkeiten, die ein MRT für Strömungen bietet, technisch noch gar nicht erschlossen“, sagt Grundmann.

Impressionen aus dem Forschungsbau LL&M

Die kürzesten jemals von Menschen erschafften Ereignisse

Die kürzesten jemals von Menschen erschafften Ereignisse

Ultrakurzpulslaser erzeugen Lichtblitze von nur Femtosekunden (10-15 s) Dauer. Mit solchen ‚Stroboskoplampen‘ werden ultraschnelle Vorgänge, wie die Bewegung von Molekülen oder die Lichtreaktion in der Photosynthese, sichtbar. Da die Energie der Blitze auf eine extrem kurze Zeit komprimiert ist, sind zugleich ultrahohe Intensitäten möglich. Versuchsaufbauten in LL&M konvertieren diese Lichtblitze in den ultravioletten bis hin zum weichen Röntgenbereich. Damit steht uns für die Spektroskopie und Materialbearbeitung ein großartiges Werkzeug zur Verfügung.

Optische Auflösung jenseits der klassisch bekannten Grenze:

Optische Auflösung jenseits der klassisch bekannten Grenze:

Sollen winzige Teilchen mit Durchmessern im Bereich weniger Nanometer untersucht werden, so hilft ein klassisches optisches Mikroskop wegen der Abbe‘schen Beugungs¬begrenzung nicht weiter. Mit einem konfokalen Lasermikroskop mit strukturierter Beleuchtung lässt sich diese Schwierigkeit umgehen. Unter Einsatz mehrerer Laser gelingt es sogar, Partikel bis hinunter zu etwa zehn Nanometern darzustellen. humane Stammzelle des Bindegewebes: grün-Aktinskelett, rot-Mitochondrien, blau – Kern

Termine des Departments LL&M


3.11. 12-14 Uhr interne ELMI Besprechung (229)
7.11. 11-12 Uhr ELMI Besprechung (229)
27.11. - 17 Uhr Haustreffen (110)
27.11. - 18 Uhr Mitgliederversammlung (110)
4.12. - 17 Uhr Vorstandssitzung (229)
18.12. - 17 Uhr Haustreffen (110)

2018

19.1. - 5. Workshop des Graduiertennetzwerkes LLM
23.1. - Wahl Dekan INF
10.4.  - Parlamentarischer Abend der INF in Schwerin
21.6.-22.6. - Treffen des wissenschaflichen Beirates mit Workshop

Informationen zum Department

Im Jahr 2007 wurde an der Universität Rostock das Department „Science and Technology of Life, Light and Matter“ (LL&M) als Schwerpunkt zwischen den Natur- (inkl. Agrar-) und Ingenieurwissenschaften sowie der Medizin eingerichtet. Das Department ist Bestandteil der Interdisziplinären Fakultät (INF), zu der außer LL&M noch drei weitere Departments gehören: Maritime Systeme, Altern des Individuums und der Gesellschaft (beide seit 2007) und Wissen-Kultur-Transformation (seit 2010). 

Die ersten Jahre im Department LL&M wurden zur Vernetzung von Arbeitsgruppen und Themen aus verschiedenen Wissenschaftsdisziplinen genutzt. Das Department als fächerübergreifende Forschungsplattform hat sich das Ziel gesetzt,  inter- und multidisziplinäre Arbeiten in den Natur- und Ingenieurswissenschaften sowie der Biomedizin zu bündeln und auf zukunftsfähige Bereiche zu fokussieren.

Zu der Einwerbung von Drittmitteln und einer enge Zusammenarbeit mit außeruniversitären Instituten und Firmen soll zusätzlich erreicht werden, dass die im Labor erzielte Erfolge sich nicht auf Grundlagenforschung beschränken.
Ein langfristiges Ziel dieses Departments ist es auch, durch eine entsprechende Berufungspolitik, interdisziplinäre Forschungsprojekte und Stärkung der Attraktivität durch Außenwirkung, das Profil der Hochschule zu schärfen und die internationale Konkurrenzfähigkeit zu steigern.

Das diese Ziele erreicht werden, zeigen die Großprojekte sowie zahlreiche kleinere im Umfeld des Departments die entweder fortgeführt oder gestartet werden. Herausragend sind die erfolgreiche Einwerbung des neuen Forschungsbaus, die zweite und dritte Verlängerung des DFG-Sonderforschungsbereichs 652, sowie die Beteiligung an den Spitzenforschungsvorhaben Light2Hydrogen und REMEDIS.

Im Rahmen der wissenschaftlichen Nachwuchsausbildung wird in Form eines interdisziplinär angelegten Graduiertennetzwerks derzeit über 50 Kollegiaten zusätzlich zu ihrer jeweiligen fachspezifischen Ausbildung eine Reihe von Soft und Hard Skills Kursen ermöglicht.

Physics of Life, Light and Matter (Master of Science)

Titelbild (web)
Studiengangsprofil

Gegenstand und Ziel des Studiums

Objectives of study

The program focusses on the physics at the interface between life sciences, natural sciences, and engineering. The students are enabled to do research in areas which aim to control material and system properties on a microscopic or molecular level. Examples are the functionalization of biological, chemical or physical systems, and the control of light-matter interactions.


The program extents and deepens the knowledge and the methodological skills in physics obtained in a physics bachelor program. It provides the competences to understand and apply physical principles, concepts and knowledge at the interface of life sciences, natural science and engineering. The program stimulates the students to self-reliant scientific working, participation in a scientific team, and to consider and evaluate different scientific perceptions. The students learn to tackle complex problems and to solve them with scientific methods also exceeding their current level of understanding. The content of studies and the training forms are based to a large extent on the unity of teaching and science and provide, beside fundamental and expert knowledge, expertise in the development of methods, models and concepts as well as in system analysis.

 

Zielgruppe

The study aimes at students with a bachelor degree in physics or in an equivalent physics-oriented program. Prospective master students are expected to come from Germany, Europe and non-european countries. The program is taught solely in English.

 

Kontakt/Ansprechpartner zu diesem Studiengang

Studienbüro

Name und Bereich
Frau Müller

Telefon
+49 381 498-6703

E-Mail
studienbuero.physik@uni-rostock.de

Adresse
Albert-Einstein-Str. 24, 18059 Rostock, Raum 104

Sprechzeiten

Montag 9:00 -11:30 und 14:00 -15:30
Dienstag 9:00 -11:30 und 14:00 -15:30
Mittwoch geschlossen
Donnerstag 9:00 -11:30
Freitag 9:00 -11:30

Individuelle Termine nach Vereinbarung möglich


Veranstaltungen/den Studiengang kennenlernen

Reguläre Lehrveranstaltungen, die für Schülerbesuche geeignet sind

Lehrveranstaltung 1


Veranstaltungsnummer
0123456

Veranstaltungsort und Raum
Albert-Einstein-Straße 2, 18059 Rostock Großer Hörsaal

Termin
Montags 15:00 Uhr

Dozent
durchführender Dozent

Webseite
www.example.com

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