Hallesche Zentren für Innovationskompetenz erhalten Millionenförderung für Mikrostrukturaufklärung

Das ZIK„HALOmem“ widmet sich Untersuchungen zur Struktur und Dynamik von Membranproteinen, die für die Steuerung und Regulierung wichtiger Funktionen im menschlichen Körper verantwortlich sind. Mit der Förderung des BMBF kann das ZIK nun in die Kryo-Elektronenmikroskopie investieren:

Damit kann die Raumstruktur von Proteinen genau bestimmt werden. Hierbei wechselwirken die Elektronen mit dem untersuchten Objekt besonders stark und ermöglichen, im Gegensatz zu den anderen Methoden der Strukturforschung, die direkte Abbildung von einzelnen Molekülen.

Sie lassen sich so mit einer Genauigkeit rekonstruieren, die an der Grenze zur quasi atomaren Auflösung liegt. Damit wird eine neue Dimension der Strukturbiologie erreicht, da nur über diesen Weg die dreidimensionale Struktur großer Membranproteine und Protein-Lipid-Komplexe aufgeklärt werden kann. Ein kombinierter Einsatz der Kryo-Elektronenmikroskopie mit den im HALOmem bereits etablierten Technologien der Röntgenkristallographie, NMR-Spektroskopie und Fluoreszenzmikroskopie, ermöglicht somit strukturelle und dynamische Untersuchungen von makromolekularen Komplexen sowie von Membranproteinen sowohl in vitro als auch in situ.

Insbesondere stärkt diese Investition den Schwerpunkt „Biophysik“ und bildet eine Brücke zu den Materialwissenschaften in Halle. Ferner setzt es neue Impulse für Forschung und Entwicklung im biomedizinischen Sektor in Sachsen–Anhalt.

Das ZIK „SiLi-nano“ befasst sich mit der Wechselwirkung von Licht mit dem Material Silizium, vorrangig mit der Optimierung der Energieumwandlung von Licht in Elektrizität – dem Prinzip auf dem alle derzeitigen Solarzellen beruhen. „SiLi-nano“ weitet seinen Forschungsbereich Siliziumphotonik auf Hybrid-Materialanwendungen aus, die die Vorteile von Silizium und anderer Materialien kombinieren. Dieser zukunftsweisende Ansatz öffnet ein weites Feld von neuen photonischen Anwendungen.

Neben der Herstellung von Prototypen aus hybriden photonischen Materialien steht vor allem deren gründliche mikrostrukturelle Charakterisierung im Mittelpunkt der Forschungen. Die geplanten Investitionen sind darauf ausgerichtet die drei wesentlichen Aspekte – optische, mechanische und elektronische Eigenschaften der Hybridmaterialien zu erfassen, zu bewerten und damit optimieren zu können. Dafür wird in ein High-Tech Elektronenmikroskop investiert: Das ESEM-FIB, eine Kombination aus atmosphärischem Rasterelektronenmikroskop und einer fokussiert arbeitenden Ionenstrahlanlage, stellt ein äußerst universelles Werkzeug sowohl zur dreidimensionalen Charakterisierung als auch zur Herstellung von Nanostrukturen dar.

In beiden Forschungsrichtungen des ZIK SiLi-nano werden Nanostrukturen beziehungsweise nanostrukturierte Materialien entwickelt, deren funktionelle optische Eigenschaften maßgeblich von der Verteilung der einzelnen elementaren Bestandteile auf der Nanoskala abhängen.