Darum brauchen wir PETRA IV

Deutschland braucht Spitzenforschung, um Innovationen und Fortschritte in Wissenschaft und Industrie zu sichern. DESYs neue Röntgenlichtquelle PETRA IV wird dabei eine zentrale Rolle spielen. Mit ihrer weltweit führenden Präzision und Leistungsfähigkeit eröffnet sie völlig neue Möglichkeiten in Bereichen wie Material- und Energie­for­schung, in der Medizin und für die Industrie.

Hier sind sechs Gründe aufgeführt, die zeigen wie PETRA IV als Innovationstreiber wirken wird.

1. Medizinische Forschung

PETRA IV wird neue bildgebende Verfahren ermöglichen, die auf innovativer Technologie basieren. Entscheidende Faktoren sind dabei die gelieferten detaillierten Informationen und Aufnahmen der Struktur und Dynamik von Molekülen und Zellen bis hin zu Geweben und Organismen. Durch die neuen Forschungsmöglichkeiten entstehen fortschrittliche Therapien, zum Beispiel bei Antibiotika-Resistenz, Demenzerkrankungen und Krebs.

2. Quantenmaterialien

Für Quantentechnologien werden völlig neue Materialkonzepte benötigt. Um Quantenmaterialien zu nutzen, müssen ihre komplexen Eigenschaften verstanden werden. Mit PETRA IV lässt sich z.B. das Verhalten der Elektronen im Material beobachten, verstehen und künftig besser kontrollieren. Mit herkömmlichen Techniken sind die dafür nötigen Informationen in dieser Detailschärfe nicht zu gewinnen. Deutschland kann mit PETRA IV eine führende Rolle in der Entwicklung neuer Logik- und Speicherbauelemente übernehmen.

3. Mikroelektronik

Europäische Firmen lassen Mikrochips oft im Ausland fertigen. Das spart Kosten, birgt jedoch das Risiko versteckter Spionage. Um sicherzustellen, dass Chips wirklich nur ihre Funktion erfüllen, müssen sie Schicht für Schicht überprüft werden. Klassische Verfahren sind dafür zu aufwendig oder nicht möglich. PETRA IV wird helfen: Der brillante Röntgenstrahl macht die integrierte Nanoelektronik auf einem Mikrochip vollständig sichtbar. Während heute PETRA III nur Teilanalysen erlaubt, könnte PETRA IV dank höherer Brillanz ganze Chips in wenigen Tagen statt einem Jahr prüfen.

4. Grüne Chemie

Die Chemieindustrie benötigt riesige Mengen Wasserstoff und Ethanol, die meist aus Erdgas hergestellt werden. Für eine grüne Chemie ohne CO₂-Emissionen braucht es neue Verfahren. Die extreme Brillanz von PETRA IVs Röntgen-Nanostrahlen wird Durchbrüche in der Elektrochemie und Korrosionsforschung erzeugen. PETRA IV ermöglicht so die energieeffiziente Herstellung von chemischen Produkten - mit wenig Abfall und mit saubereren Prozessen.

5. Energiematerialien

PETRA IV wird die Forschung im Bereich der Energiematerialien grundlegend verändern: Der ultrahelle Röntgenstrahl erzeugt eine höhere räumliche und zeitliche Auflösung unter realistischen Bedingungen. Beispiele sind Photovoltaik-, Batterie- und Katalysatormaterialien für die Energiegewinnung, -speicherung und -umwandlung. Auch Windturbinenblätter, Vorrichtungen für die Abwärme-Rückgewinnung, sowie Wasserstoffspeicher und Brennstoffzelle werden so leistungsstärker.

6. Nachhaltigkeit

Das Prinzip „Design4Sustainability“ wird von Beginn an im Bau und Betrieb der Forschungsanlage umgesetzt: von Nutzung der Abwärme bis energieeffiziente Beschleuniger. Darüber hinaus entstehen an der Röntgenlichtquelle in Zusammenarbeit von internationalen Forschungsteams Technologien, die den Alltag und die Umwelt nachhaltig verbessern, zum Beispiel leistungsstarke Solarzellen und Batterien, umweltfreundliche Materialien sowie innovative Werkstoffe.