Case Studies

Unternehmen aus den Bereichen der Life Sciences nutzen die Synchrotronstrahlungsquelle PETRA III mit ihren hochmodernen Strahlführungen, um die Struktur von Proteinen auf molekularer Ebene aufzuklären und so Wirkstoffe zu verbessern oder neu zu entwickeln. Die hierfür verwendeten Messmethoden umfassen Kristallographie, serielle Kristallographie, Kleinwinkelstreuung, Pulverdiffraktometrie und verschiedene bildgebende Verfahren.

Neue Materialien und ein tieferes Verständnis bestehender Materialien ebnen den Weg, um eine nachhaltige Zukunft zu gestalten. Es gibt eine Vielzahl von Analysemethoden, von denen Unternehmen der Bauindustrie durch Messungen am Synchrotron profitieren können. So wurden z.B. mit Hilfe der Pulverdiffraktion und der Paarverteilungsfunktion Erkenntnisse generiert, wie aus Biomassenasche verbesserter Zement gewonnen werden kann.

Ist es möglich, den Nährwert von Lebensmitteln zu erhöhen? Durch verschiedene Untersuchungen wie z.B. zur Porenstruktur in Gemüse, den Temperatureinflüssen auf Lebensmittel oder der Identifizierung von toxischen Spurenelementen in Reiskörnern liefern Analysen an der Synchrontronstrahlungsquelle PETRA III Erkenntnisse für industrielle Anwender aus der Landwirtschaft und Nahrungsmittelindustrie.

Ob für mehr Sicherheit oder eine höhere Effizienz durch Gewichtsreduktion: In der Automobilindustrie ist es wichtig, die Materialien, die für die Herstellung effizienter Fahrzeuge benötigt werden, umfassend zu untersuchen. Genau dabei hilft die Synchrotronstrahlungsquelle PETRA III bei DESY mit ihren hochbrillanten Röntgenstrahlen. Die Methoden reichen von Pulverdiffraktometrie bis Röntgenfluoreszenzmikroskopie. Untersucht werden können z.B. das Verhalten eines Materials unter mechanischer Last oder die Bestandteile von Batterien für die neue Ära der Elektromobilität.

Im Bereich Luft- und Raumfahrttechnik sowie Flugzeugbau sind Erkenntnisse für bessere und sichere Produkte gefragt. Egal ob es um leichtere Materialien geht, eine höhere Treibstoffeffizienz oder eine bessere Haltbarkeit von Oberflächenbeschichtungen: Synchrotron-basierte Analysemethoden wie die Röntgenabsorptionsspektroskopie, Röntgenfluoreszenzmikroskopie oder Röntgendiffraktometrie können neue Einsichten liefern und dabei auch Materialien unter Belastung untersuchen und Strukturschäden frühzeitig erkennen lassen.

Die Untersuchung und das Verständnis von neuen Materialien und Systemen für Solarzellen, Brennstoffzellen und Batterien sind mit der Synchrotronstrahlungsquelle PETRA III möglich. Die Helligkeit und hohe Brillanz der Röntgenstrahlung bieten weit bessere Möglichkeiten als andere Arten von Röntgenstrahlungsquellen und ermöglichen Einblicke in die physikalischen Eigenschaften der in der Energiewirtschaft verwendeten Materialien.

Die Materialwissenschaften versuchen Antworten auf die Frage zu geben, wie die Bearbeitung eines Materials seine physischen Eigenschaften beeinflussen. Analytische Methoden an der Synchrotronstrahlungsquelle PETRA III ermöglichen einzigartige Einblicke in die Struktur von Materialien und liefern Anhaltspunkte, um die Leistungsfähigkeit von Produkten, die Produktivität und die Qualität zu verbessern. Zu den für die industrielle Forschung nützlichen Techniken gehören die (tomographische) Bildgebung, die Klein- und Weitwinkelröntgenstreuung sowie verschiedene Spektroskopietechniken. Das Helmholtz-Zentrum Hereon und die Königliche Technische Hochschule Stockholm betreiben beide eine Strahlführung an PETRA III und bringen weitere Expertise für industrielle Forschungsvorhaben.

Effizientere Reaktionen und die Reduktion von potenziell gefährlichen Substanzen beschäftigen die chemische Industrie. Ein wichtiger Gegenstand der Forschung ist vor allem die Katalyse. Jedoch erschweren heterogene und sensible Proben die Versuche und lassen viele Fragen nach grundlegenden chemischen und physikalischen Mechanismen unbeantwortet. PETRA III bietet über Methoden der Röntgenbeugung und Röntgenspektroskopie die Möglichkeit, in operando Versuchsaufbauten zu benutzen. In neuen Studien wurden röntgentomographischen Methoden mit Röntgenfluoreszenz-Messungen kombiniert, um einzigartige Einblicke in Katalysatorpartikel zu gewinnen.