Zentrum im Überblick

Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie

Besucher der langen Nacht der Wissenschaften am BESSYII in Adlershof am Wilhelm-Conrad-Röntgen-Campus

Das HZB betreibt an seinen Standorten in Wannsee und Adlershof zwei wissenschaftliche Großgeräte für die physikalische Grundlagenforschung: die Neutronenquelle BER II am Standort Wannsee stellt Neutronen für die Forschung zur Verfügung und die Synchrotronstrahlungsquelle BESSY II ermöglicht Materialanalysen mit brillantem, kohärenten Licht vom Terahertz- bis in den Röntgenbereich. Diese Forschungsinfrastrukturen werden jährlich auch von rund 3000 externen Messgästen genutzt.

Das HZB beschäftigt 1144 Mitarbeiter - davon zirka 800 in Berlin-Wannsee und 300 in Berlin-Adlershof – und verfügt über einen Gesamthaushalt von zirka 146 Millionen Euro. Das HZB ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, zu der insgesamt 18 Forschungseinrichtungen gehören. Mit den Hochschulen in Berlin-Brandenburg arbeitet das HZB eng zusammen. Alle Institute und Abteilungen in den HZB-Forschungsbereichen werden von gemeinsam berufenen Professorinnen oder Professoren geleitet. Die Forschungsbereiche werden durch Nachwuchsgruppen, sowie gemeinsame Forschergruppen und gemeinsame Laboratorien - „Joint Labs“ - mit den Hochschulen komplettiert.

Rund 100 Doktoranden aus den Hochschulen im Umfeld forschen und qualifizieren sich am HZB. Über die Region Berlin-Brandenburg hinaus kooperiert das HZB mit rund 400 Partnern in deutschen und internationalen Hochschulen, Forschungseinrichtungen und Unternehmen. Das HZB engagiert sich außerdem in der Ausbildung. Etwa 50 Azubis sind jährlich am Zentrum in 12 Ausbildungsgängen beschäftigt.

Etwa 7.400 Menschen besuchen jedes Jahr das HZB, um sich über die Arbeit des Forschungszentrums und die Forschungsanlagen zu informieren. Das HZB beteiligt sich an der Langen Nacht der Wissenschaften in Berlin und nimmt am bundesweiten Aktionstag Girl’s Day teil. Das HZB-Schülerlabor "Blick in die Materie“ bietet Projekttage für Schüler der 5. – 13. Klasse zu den Themen Magnetismus, Solarenergie, Solarenergie und Licht und Farben an. Dabei experimentieren die Schülerinnen und Schüler selbstständig und erleben naturwissenschaftliche Themen einmal anders als im Unterricht.

Großgeräte für die Forschung

BESSY II, Luftbild Wilhelm-Conrad-Röntgen-Campus

Für die Forschung zu Struktur und Funktion der Materie betreibt das Helmholtz-Zentrum zwei wissenschaftliche Großgeräte: den Forschungsreaktor BER II für Experimente mit Neutronen und die Synchrotronstrahlungsquelle BESSY II, die hochbrillante Synchrotronstrahlung vom Terahertz- bis in den Röntgenbereich erzeugt. Beide Anlagen verfügen über hoch spezialisierte Probenumgebungen: hier lassen sich Experimente unter anspruchsvollsten Bedingungen durchführen, etwa hohen Magnetfeldern, extrem tiefen Temperaturen oder hohen Drücken. Die Weiterentwicklung der Instrumente an den beiden Großgeräten gehört zu den wesentlichen Aufgaben des Zentrums.

Mit seinem Nutzerservice ermöglicht das HZB jährlich rund 3000 externen Wissenschaftlern aus rund 35 Ländern den Zugang zu den zum Teil einzigartigen Messmethoden. Für viele Fragestellungen ist es ein großer Vorteil, die Materialproben sowohl mit Neutronen als auch mit Synchrotronstrahlung untersuchen zu können: Die Kombination der beiden komplementären Untersuchungsmethoden ergibt ein vollständigeres Bild der Materie. Das HZB betreibt zwei weitere Großgeräte für externe Institutionen: für die Charité einen Beschleuniger, mit dem Protonenstrahlen für die Augentumortherapie erzeugt werden (in Wannsee) und die Metrology Light Source, einen optimierten Speicherring für die Physikalisch-Technische-Bundesanstalt (in Adlershof).

Materialien für die Energie von Morgen

Abb.: Nanostrukturen aus Eisenoxid. Am Institut „Solare Brennstoffe“ entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler neue Materialsysteme, die die Energie des Sonnenlichts speichern können, indem sie sie möglichst effizient in chemische Energie umwandeln.

Hochspezialisierte Materialien und Materialkombinationen sind die Grundlage unserer Zivilisation und des Hochtechnologie-Standorts Deutschland. Wie effizient Energie und Ressourcen genutzt werden können, hängt maßgeblich von der Erforschung und Erprobung neuer Materialsysteme ab.

Am HZB untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, wie die makroskopischen Eigenschaften von Materialien entstehen und welche mikroskopischen Strukturen und Prozesse dafür verantwortlich sind. Sie beschäftigen sich mit atomaren und magnetischen Strukturen fester Körper, ihrer inneren Dynamik, den Übergängen zwischen verschiedenen Ordnungszuständen und den Beziehungen zwischen ihrer Struktur und ihren Eigenschaften.

Ein wichtiger Schwerpunkt ist die Erforschung von Solarzellen der nächsten und übernächsten Generation - mit neuen Materialklassen und innovativem Zellenaufbau – sowie die Erzeugung chemischer Energieträger wie Wasserstoff mit Hilfe des Sonnenlichts (Solare Brennstoffe). Langfristige Ziele sind effiziente und wettbewerbsfähige Dünnschicht-Solarzellen und Multispektralzellen, die ohne Verwendung seltener oder umweltschädlicher Bestandteile hergestellt werden können. Auf dem Gebiet der Dünnschichtsolarzellen ist das HZB schon heute eine der größten Forschungseinrichtungen in Europa. Dabei entwickeln HZB-Teams nicht nur neue Materialien, sondern erproben Hand in Hand mit Partnern aus der Industrie auch innovative Technologien.

Weitere wichtige Themenfelder sind Materialsysteme für Informationstechnologien und Materialien mit supraleitenden Phasen sowie Thermoelektrika. Viele Themen aus der Materialforschung stellen hohe Anforderungen an Messgenauigkeit und bringen damit auch die Entwicklung von Methoden und Instrumenten am HZB weiter voran.

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