Neues Helmholtz-Zentrum in Berlin

Am 1. Januar 2009 vereinigten sich in Berlin das Hahn-Meitner-Institut (HMI) und die Berliner Elektronenring-Gesellschaft für Synchrotronstrahlung (BESSY) zum neuen Helmholtz-Zentrum für Materialien und Energie.

Logo des neuen Helmholtz-Zentrums
Logo des neuen Helmholtz-Zentrums

Berlin - Im neuen Zentrum soll die Forschung vereinfacht und ausgeweitet werden, was vor allem Vorteile für externe Nutzer dieses Zentrums bringen soll. Die Entwicklung neuer Solarzellen ist ein prominentes Ziel des neuen Zentrums.

Während das HMI schon vorher zur Helmholtz-Gemeinschaft deutscher Forschungszentren gehörte, geht der Leibniz-Gemeinschaft das BESSY durch die Fusion verloren. Da aber die Leibniz-Gemeinschaft immer wieder neue Einrichtungen aufnimmt, schrumpft sie nicht. Währenddessen gibt es Erweiterungsprojekte für das fusionierte Helmholtz-Zentrum: Die Institute sprechen vom "weltweit stärksten" Magnet für Neutronenexperimente in Wannsee und einem "Kompetenzzentrum" für Photovoltaik in Adlershof.

Dort ist geplant, von Grundlagenforschung an Halbleiterelementen bis hin zum Herstellungsprozess von Solarzellen alle wichtigen Experimente unter einem Dach zu vereinen. Man will nicht einfach günstigere Solarzellen herstellen, sondern sehr effiziente Module möglichst energiesparend bauen. In Adlershof wird an besonders leichten Zellen gearbeitet werden, die für die Raumfahrt geeignet sind. Nicht nur dort ist auch die Zuverlässigkeit entscheidend, das Helmholtz-Zentrum kümmert sich daher auch um die Kontrolle der Herstellungsprozesse und die Qualitätssicherung.

Bis 2008 forschten die Wissenschaftler, vor allem Physiker, an je einem eigenen Institut für Neutronen- und für Synchrotronstrahlung. Mit Neutronen wird unter anderem untersucht, wie magnetische Materialien sich verändern. Um die aktuellen Theorien nachzuprüfen, muss man nämlich die mikroskopische Struktur der Materialien verstehen. Neutronen als Bausteine der Atomkerne sind dafür geeignet, wenn sie mit hoher Geschwindigkeit auf die Proben geschossen werden. Aus den Flugbahnen der Neutronen und ihren Energien kann man gut auf Eigenschaften dieser Proben rückschließen. Die Neutronen dringen tiefer in die Proben ein als zum Beispiel sichtbares Licht und werden nicht von elektrischen Feldern abgelenkt, weil sie keine Ladung besitzen. Am Kernreaktor des HMI, der Quelle der Neutronen ist, arbeiten etwa 320 Wissenschaftler, hinzu kommen jährlich etwa 400 Gastwissenschaftler.

Außer mit Hilfe von Neutronen können sehr kleine Strukturen in Materie auch mit Hilfe von Röntgenstrahlung erforscht werden. Um sie zu erzeugen, beschleunigt man am BESSY in einem sogenannten Synchrotron Elektronen. Magnetfelder zwingen die Elektronen darin auf eine Kreisbahn, die Elektronen müssen also ständig zur Mitte hin beschleunigt werden. Abhängig von der Energie der Elektronen und den Parametern dieser Beschleunigung wird elektromagnetische Strahlung von Infrarotlicht bis hin zur Röntgenstrahlung erzeugt. Mit dieser Strahlung können Strukturen kleiner als Tausendstel eines Millimeters bestrahlt werden, die dann wiederum durch Streuung der Röntgen-Photonen Näheres über ihre magnetischen Eigenschaften, ihre Oberfläche und sogar die Bildung chemischer Bindungen verraten.

Das BESSY beschäftigte etwa 100 Wissenschaftler. Im kombinierten Helmholtz-Institut werden jährlich 2000 Forscher aus 35 Ländern erwartet. Sie müssen, wenn sie sowohl mit Neutronen als auch mit Synchrotronlicht experimentieren wollen, nun nur noch halb so viel Forschungsanträge einreichen.