Kompakte Röntgenlaser für Forschung und Industrie
Transferprojekt NEXLIGHT an der Uni Düsseldorf erhält Proof-of-Concept-Grant vom ERC.
Forschende der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) haben ein Konzept für einen kompakten Röntgenlaser entwickelt. Der Europäische Forschungsrat unterstützt nun mit einem „Proof of Concept Grant“ das Projekt „NEXLIGHT – Next-Generation X-Ray Laser Light Sources“, das den Transfer der Forschungsentwicklung in ein wirtschaftlich umsetzbares Konzept zum Ziel hat. Durch die Förderung kann so ein vermarktbares Produkt entstehen, dass an vielen Standorten zu vergleichsweise geringen Kosten Röntgenlaserkapazitäten für die Anwendung in Forschung, Technologieentwicklung und Medizin bereitstellt.
Röntgenlaser auf Basis Freier-Elektronen-Laser (XFELs) erlauben es, Materie auf atomarer Raum- und Zeitskala zu durchleuchten. Sie nutzen den Effekt aus, dass beschleunigte hochenergetische Elektronen unter bestimmten Bedingungen hochintensive und kurzwellige elektromagnetische Strahlung im Röntgenwellenlängenbereich aussenden können. Bestehende XFEL-Anlagen basieren auf herkömmlichen Teilchenbeschleunigern, also kilometerlangen, milliardenteuren Großforschungsinfrastrukturen, die weltweit nur an wenigen Standorten zur Verfügung stehen.
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Einen grundlegend anderen Weg verfolgt Bernhard Hidding, Leiter der Arbeitsgruppe Starkfeld-Laserphysik an der HHU. Er nutzt Laserstrahlen, um Plasmen zu erzeugen, in denen Teilchen auf extrem kurzen Strecken beschleunigt werden. Hidding: „Auf Basis von Schlüsselentwicklungen an unserem Institut können wir tausendfach kompaktere Teilchenbeschleuniger bauen, die zugleich bis zu 100.000-fach brillantere Elektronenstrahlen erzeugen können.“
Mit dem Projekt NEXLIGHT soll der Weg zur industriellen Nutzung darauf aufbauender kompakter Röntgenlaser geebnet werden. Die europäische Förderlinie der „Proof of Concept Grants“, über die das Projekt gefördert wird, ist dabei ausschließlich für Forschende zugänglich, die zuvor in einem „ERC Frontier Research Grant“ die notwendigen wissenschaftlichen Durchbrüche erzielt haben. Im Fall von NEXLIGHT ist dies Hiddings Projekt NeXource, in dem er mit seinem Team zeigte, wie XFELs künftig um Größenordnungen kompakter und kostengünstiger realisiert werden können.
Hidding: „Mit kompakten XFELs, die auf unseren Laser-Plasma-Teilchenbeschleunigern basieren, kann sich der Zugang zu Röntgenlaserstrahlung grundlegend verändern. Denkbar sind flexibel nutzbare, regionale Zentren für Forschung, Medizin und Unternehmen, die über eigene XFEL-Systeme verfügen. Damit eröffnen sich Potenziale für neue, teilweise bisher nicht mögliche Anwendungen unter anderem in Biomedizin und Wirkstoffentwicklung, Material- und Halbleiterforschung sowie Energie- und Fusionsforschung.“ [HHU / dre]
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