Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Teilchen für Krebstherapie und Nanotechnologie

11.04.2005


In den 100 Jahren, seit Einstein seine spezielle Relativitätstheorie niederschrieb, hat die Wissenschaft immense Fortschritte erzielt - nicht zuletzt dank den Gesetzen des genialen Physikers. So gehorchen auch Teilchen in Beschleunigern den relativistischen Effekten. Doch niemand hätte 1905 an die vielen Anwendungen gedacht, die durch Teilchenstrahlen aus Protonen oder Elektronen möglich wurden. Weitsichtige Grundlagenforschung legt die Basis für künftige Innovationen, wie drei Forschungsprojekte am Paul Scherrer Institut (PSI) in der Schweiz exemplarisch zeigen: Protonentherapie, Fotolithografie und Mikromagnetismus.



Die Protonentherapie am PSI - von der Pioniertat zur klinischen Praxis



Anfang der 70er-Jahre wurde am PSI ein Protonenbeschleuniger für die physikalische Grundlagenforschung gebaut. Bald stellte sich heraus, dass die Anlage auch für die Krebsforschung massgebende Beiträge leisten kann. In der ersten Hälfte der 80er-Jahre installierte das PSI eine besondere Einrichtung, womit man erstmals in Europa Augenmelanom-Patienten mit einer völlig neuen Methode mit Protonen bestrahlen konnte. Basierend auf diesen Erfolgen entwickelte ein Team in den 90er-Jahren am PSI die Spot-Scanning-Technik. Mit dieser weltweit einzigartigen Methode lassen sich auch tief liegende Tumoren mit Protonen äusserst präzise und schonend bestrahlen. Das PSI hat damit international grosses Interesse bei Radioonkologie-Kliniken und der Industrie ausgelöst. Zurzeit entsteht in München das Rinecker Proton Therapy Center (RPTC). Dieses erste vollklinische Protonenbestrahlungszentrum in Europa basiert grösstenteils auf der vom PSI entwickelten Scanning-Bestrahlungstechnik. Weitere Zentren sind in Köln und Essen in Projektierung.

Im Hinblick auf die Einführung des neuen Therapieverfahrens in eine breite klinische Anwendung nimmt das PSI mit dem Projekt PROSCAN zurzeit ein neuartiges Zyklotron in Betrieb und entwickelt auch eine neue Patienten-Bestrahlungseinrichtung (Gantry). Anfang April konnte aus dem Medizin-Zyklotron erstmals ein Protonenstrahl erzeugt werden.

Immer winzigere Strukturen - Weltrekord in der Fotolithografie

Der Fortschritt in der Mikroelektronik führt zu immer schnelleren und billigeren Produkten und basiert auf der Herstellung immer kleinerer Schaltkreise. Angesichts dieses technologischen Trends wird an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz (SLS), einem Elektronen-Beschleuniger, an Weiterentwicklungen der Lithografietechniken geforscht. So nutzt die kürzlich in Betrieb genommene Röntgen-Interferenz-Lithografie-Strahllinie das Licht im Bereich des extremen Ultravioletts (EUV), um kleinste Strukturen in fotosensitiven Lacken herzustellen. Kürzlich gelang es Forschern am PSI, damit Strukturen mit Perioden von 32 Nanometern zu erzeugen. Das ist weltweit die bisher kleinste, mit Licht jeglicher Wellenlänge erzeugte Dimension. Die an der SLS hergestellten Strukturen lassen sich zum Beispiel bei der Entwicklung der EUV-Lithografie verwenden, um damit noch leistungsfähigere Computerchips herzustellen.

Röntgenpulse aus dem Synchrotron - Tanz der Domänen

In magnetischen Teilchen von wenigen Tausendstel-Millimeter Durchmesser gibt es Bereiche, wo die Magnetnadeln aller Atome in die gleiche Richtung zeigen. Diese so genannten Domänen lassen sich mit Röntgenlicht aus der SLS sichtbar machen und ihre Reaktion auf angelegte Magnetfelder untersuchen. Es braucht die SLS, eines der weltweit modernsten Synchrotrons, um die extrem kurzen und hellen Pulse von Röntgenlicht für solche anspruchsvollen Experimente zu generieren. Bei der Untersuchung der magnetischen Domänen interessieren nicht nur deren statische Eigenschaften, sondern auch die Änderungen, die sich ergeben, wenn ein äusseres Magnetfeld angelegt wird. Denn diese geben Aufschluss über die Kräfte, die zwischen den atomaren Magnetnadeln herrschen. Die dabei gewonnenen Resultate sind für die Grundlagenforschung von grossem Interesse, sie finden aber auch wichtige technische Anwendungen. So speichern kleinste magnetische Teilchen in Computerfestplatten Informationen. Je schneller das rasant wechselnde Domänenmuster wieder hergestellt ist, desto rascher lassen sich Daten auf der Festplatte ablegen und wieder abrufen.

Für weitere Auskünfte:
Protonentherapie: Martin Jermann, Programmleiter Protonentherapie und Stabschef, PSI; Telefon +41 (0)56 310 27 18; martin.jermann@psi.ch

Fotolithografie: Prof. Dr. Jens Gobrecht, Leiter Labor für Mikro- und Nanotechnologie, PSI, sowie Leiter von INKA (Institut für Nanotechnische Kunststoff-Anwendungen), PSI/FH Aargau/Nordwestschweiz; Telefon +41 (0)56 310 25 29; jens.gobrecht@psi.ch

Mikromagnetismus: Dr. Christoph Quitmann, Forschungsgruppenleiter an der SLS, PSI; Telefon +41 (0)56 31045 60; christoph.quitmann@psi.ch

Beat Gerber | idw
Weitere Informationen:
http://www.psi.ch/medien/medien_news.shtml

Weitere Berichte zu: Nanotechnologie ProTon Protonentherapie SLS Synchrotron

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin
23.01.2017 | Ferdinand-Braun-Institut Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik

nachricht Einblicke ins Atom
23.01.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wie der Nordatlantik zum Wärmepirat wurde

23.01.2017 | Geowissenschaften

Immunabwehr ohne Kollateralschaden

23.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

23.01.2017 | Physik Astronomie