Interdisziplinäres Nanowissenschafts-Centrum Hamburg (INCH)

Um dem interdisziplinären Charakter der Nanowissenschaft in der Grundlagenforschung gerecht zu werden, wurde von der Hansestadt Hamburg das Interdisziplinäre Nanowissenschafts-Centrum Hamburg (INCH) eingerichtet.

Interdisziplinäres Nanowissenschafts-Centrum Hamburg (INCH)

Das wissenschaftliche Konzept von INCH basiert auf vier verschiedenen Forschungsfeldern, die untereinander eng vernetzt sind: 1. Nanoskalige Materialien, 2. Nanoanalytik, 3. Nanomanipulation und 4. Nano-Bio-Organisation.

Weitere Informationen des Interdisziplinären Nanowissenschafts-Centrums Hamburg

Das erste Forschungsfeld zielt auf die Synthese und die Selbstorganisation von nanoskaligen Materialsystemen, welche neue größenabhängige physikalische und chemische Eigenschaften zeigen. Dabei werden physikalisch-chemisch synthetisierte Nanopartikel ebenso wie nanostrukturierte Polymersysteme untersucht. Während Halbleiter-Nanopartikel vielfältige optische Anwendungen finden, werden magnetische Nanopartikel verstärkt in der Datenaufzeichnung sowie in der Medizin eingesetzt. Nanostrukturierte Polymersysteme besitzen wiederum deutlich verbesserte optische, elektrische und mechanische Eigenschaften gegenüber konventionellen Polymersystemen. Gerade in der Medizintechnik werden heutzutage verstärkt nanoskalige Partikel, z. B. für die Kontrastverbesserung in der Magnetresonanzbildgebung, sowie nanostrukturierte, biokompatible Funktionsmaterialien benötigt, die nur durch eine gezielte Optimierung der chemischen Syntheseverfahren bereitgestellt werden können. Darüber hinaus werden die zahlreichen, heute schon existierenden Anwendungen von Nanopartikeln in den Bereichen Oberflächenveredlung, Hybridmaterialien und Kosmetik neue Impulse durch diese Forschungsaktivitäten erhalten.

Das zweite Forschungsfeld konzentriert sich auf experimentelle Weiterentwicklungen und theoretische Grundlagen der nanoanalytischen Methoden. Fortgeschrittene Analysewerkzeuge spielen eine Schlüssel- und Querschnittsrolle für das gesamte Feld der Nanowissenschaften, was sich am Beispiel der Rastertunnelmikroskopie auf eindrucksvolle Weise gezeigt hat. Der Fokus der Arbeiten im Rahmen von INCH wird auf der Untersuchung von Nanopartikel, molekularen und biologischen Systemen mit ultimativer Orts- und Zeitauflösung liegen, welche durch eine Kombination von Rastersondenmikroskopie und Ultrakurzzeitspektroskopie im Femto- und Attosekundenbereich erreicht werden soll. Mittels inelastischer Rastertunnelspektroskopie können funktionelle Gruppen von molekularen Systemen identifiziert werden, während die Magnetresonanzkraftmikroskopie gleichzeitig die dreidimensionale atomare Struktur und die Morphologie komplexer Molekülsysteme erschließen kann.

Das dritte Forschungsfeld beschäftigt sich mit der kontrollierten Manipulation atomarer und molekularer Systeme zum gezielten Aufbau künstlicher Nanostrukturen mit neuen funktionalen Eigenschaften. Dabei sind Konzepte der Robotik und der Echtzeit-Bildverarbeitung mit den Mikroskopietechniken des o.g. Forschungsfeldes zu kombinieren. Die Bedeutung nanoskaliger Strukturierungs- und Eingriffsmöglichkeiten reicht weit über das Gebiet der Nanotechnologie hinaus, da solche Werkzeuge zukünftig in allen Hightech Branchen benötigt werden, insbesondere in der Informations- und Kommunikationstechnik sowie in der Biotechnologie. Dabei werden bestehende Verfahren der Mikromanipulation und der Mikrochirurgie konsequent in den Nanometerbereich übertragen. Eine enge Zusammenarbeit von Physikern, Informatikern und Ingenieuren ist dabei Grundvoraussetzung für den Erfolg.

Das vierte Forschungsfeld zielt schließlich auf die Anwendung nanotechnologischer Verfahren in den Bereichen Biotechnologie und Medizintechnik. Dabei stehen grundlegende Erkenntnisse über die Nano-Bio-Organisation unter Einsatz neuer nanoanalytischer Verfahren ebenso im Zentrum des Interesses wie die Entwicklung neuartiger Biosensoren und biokompatibler Materialien. Insbesondere die Anwendung rasterkraftmikroskopischer Verfahren in wässrigen Lösungen und in kryogener Umgebung verspricht neue Impulse im Bereich der strukturellen Molekularbiologie sowie Fortschritte im Hinblick auf ein besseres Verständnis von Struktur-Funktions-Beziehungen. Gerade im Rahmen dieses Forschungsbereichs wird die fakultätsübergreifende Zusammenarbeit der Naturwissenschaften und der Medizin unabdingbare Voraussetzung sein, um zielgerichtet und effizient zu neuen Erkenntnissen und Anwendungen an der Schnittstelle von Nano- und Biotechnologie sowie der Medizintechnik zu gelangen.

Mit der Errichtung des Interdisziplinären Nanowissenschafts-Centrums Hamburg (INCH) auf dem naturwissenschaftlichen Campus der Universität Hamburg wird gemeinsam mit dem bereits 1996 gegründeten Zentrum für Mikrostrukturforschung auf dem Campus Jungiusstrasse ein international sichtbarer Forschungsschwerpunkt „Nanowissenschaften und Nanotechnologie“ an der Universität Hamburg geschaffen, der die vorhandenen Kompetenzen in den verschiedenen beitragenden Disziplinen bündelt und eine fundierte Basis für bestehende und neue kooperative Forschungsvorhaben liefert.