Lebendige Quantenforschung

Rund ein Jahr nach Baubeginn wurde diese Woche das Richtfest des Forschungsgebäudes „Zentrum für Quanten- und Biowissenschaften“ (ZQB) gefeiert. Das neue Forschungsgebäude mit einer Nutzfläche von rund 2800 Quadrat­metern entsteht auf dem Campus der Universität Ulm zwischen Albert-Einstein-Allee und Meyerhof­straße. In dem viergeschossigen Gebäude werden ab Anfang 2019 etwa 115 Forscher aus den Bereichen Physik, Chemie und Molekular­medizin in hoch­modernen Laboren zusammenarbeiten. Gemeinsam wollen sie neue quanten­technologisch basierte Ansätze entwickeln und in die biomedizinische Forschung und Diagnostik tragen. Ihre Ziele sind hoch­leistungs­fähige Sensoren und die Verbesserung bild­gebender Verfahren – ein Beispiel ist die Magnet­resonanz­tomographie (MRT) auf Einzel­molekülebene.

„Die Quantenwissenschaften ermöglichen uns völlig neue Einblicke in die Welt biologischer Systeme. Die innovative Technik im ZQB in Ulm schafft die Voraussetzung, dass Forscherinnen und Forscher aus Physik, Chemie und molekularer Medizin neue Ansätze für die Entwicklung von Medikamenten und Biomaterialien erforschen können“, betonte Ulrich Steinbach, Amtschef des Ministeriums für Wissenschaft, Forschung und Kunst (MWK) beim Richtfest. Das Potenzial der Quanten­technologie sei noch nicht ausgeschöpft und die zweite Quanten­revolution stehe bevor. Ulmer Forscher hätten hierfür beste Voraussetzungen – nicht zuletzt durch den Bau des ZQB.

Universitätspräsident Michael Weber bezog sich in seinem Grußwort auf die rege Bautätigkeit im Jubiläumsjahr der Universität: „Viele Baustellen auf dem Campus zeigen, dass die Universität lebt. Voraussetzung für den Bau des ZQB sind hervorragende Forschung und hohe Drittmittel­einwerbungen“ betonte Weber. Das neue Forschungsgebäude sei ein wichtiger Baustein des Masterplans Wissenschafts­stadt. Der Ulmer Finanz­bürger­meister Martin Bendel ergänzte, dass auf dem Eselsberg – auch durch die Straßen­bahnlinie 2 – ein neues Stadt­quartier entstehe, und überbrachte die Glückwünsche von Oberbürger­meister sowie Stadträten zum neuen Forschungsbau.

Ausgangspunkt des neuen Forschungs­gebäudes war die Einwerbung eines ERC Synergy Grants über 10,3 Millionen Euro Ende 2012 durch die Professoren Martin Plenio, Fedor Jelezko und Tanja Weil. Dank einer neuen Art der Sensorik will die Gruppe BioQ die Untersuchung von Strukturen und Funktionen einzelner Biomoleküle unter physiologischen Bedingungen ermöglichen. Ganz grundlegend soll die Rolle der Quanten­mechanik bei Phänomenen wie der Photosynthese erforscht werden. Dabei werden oft künstliche Nano­diamanten eingesetzt, die magnetische und elektrische Felder im Nanobereich erfassen.

Bisherige Erfolge umfassen die Anwendung diamant­basierter Sensoren in den Lebens­wissenschaften zur Detektion einzelner Protein­moleküle und ihrer Strukturen. Weiterhin arbeitet die Gruppe BioQ mit Stuttgarter Kollegen an Biochips, die künftig Gehirn­signale messen können. Ein Projekt der Gruppe zur Verbesserung der MRT ist ebenfalls vielversprechend: Dank Quanten­technologie sollen sogar Stoffwechsel­prozesse beobachtbar werden und beispielsweise den Erfolg einer Krebs­behandlung anzeigen. Inzwischen bereichert zudem der Virologe Professor Frank Kirchhoff die Gruppe BioQ mit seiner Expertise.

Um Forschungsprojekte mit hochsensibler Messtechnik durchführen zu können, wurde das einzigartige Gebäude auf die Bedürfnisse der Wissenschaftler abgestimmt. Eine Förder­entscheidung der gemeinsamen Wissenschafts­konferenz des Bundes und der Länder machte die Errichtung des ZQB möglich. Die Baukosten von über 23 Millionen Euro übernehmen zur einen Hälfte der Bund und zu jeweils einem Viertel das Land und die Universität Ulm. Bauliche Besonderheiten betreffen beispielsweise die Laserlabore im Unter­geschoss, die als „Raum im Raum“ errichtet werden. Auf Luftfedern gelagerte Sonder­fundamente garantieren zudem eine Dämpfung von Schall, Erschütterungen und Elektro­magnetismus. Dementsprechend lobte Wilmuth Lindenthal, Amtsleiter Vermögen und Bau Baden-Württemberg Amt Ulm, die hervorragende Zusammenarbeit mit dem Stuttgarter Architektur­büro Heinle, Wischer und Partner und etwa mit den Ingenieurbüros Meier sowie Müller & Bleher für die Gebäude­technik. Vermögen und Bau Baden-Württemberg (Amt Ulm) hat die Projekt­leitung.

Die Quantenwissenschaft ist ein Forschungsschwer­punkt der Universität Ulm.
Gemeinsam mit Kollegen der Universität Stuttgart und des Max-Planck-Instituts für Festkörper­forschung Stuttgart haben die Ulmer Forscher die erste Hürde bei der Exzellenz­strategie des Bundes und der Ländern genommen und dürfen in diesem Forschungsfeld und in der Batterie­forschung je einen Vollantrag für Exzellenz­cluster stellen. Basis für den Antrag ist das gemeinsame Zentrum IQST, in dem Erkenntnisse aus der Quanten­wissenschaft in technologische Anwendungen überführt werden. Weiterhin war der gemeinsame Antrag bei der MWK-Ausschreibung „Regionale Forschungs­allianzen“ erfolgreich. In Stuttgart entstehen parallel zum ZQB vergleichbare Forschungsbauten.

U. Ulm / DE