Forschung mit Exzellenz

Auf der Spur des Klimawandels, der Schlafkrankheit und explodierender Moleküle

Sie brechen auf in neue Welten oder erkunden den Wandel auf unserer Erde – die Forscher der beiden Exzellenzcluster an der Universität Hamburg. Bis 2017 fördert der Bund transdisziplinäre Projekte in der Grundlagenforschung, die auch im internationalen Maßstab exzellent und von gesellschaftlicher oder wirtschaftlicher Bedeutung sind.

So eröffnen die Wissenschaftler des Exzellenzclusters "The Hamburg Centre for Ultrafast Imaging", kurz CUI, beispielsweise neue Wege für eine maßgeschneiderte Therapie der Schlafkrankheit, beobachten Elektronensprünge in Molekülen oder verfolgen die "Gespräche" der Zellen. Sie verlassen sich dabei nicht auf einzelne Bilder. Um die ultraschnellen Prozesse, die auf atomarer Ebene dabei ablaufen, zu analysieren, fertigen sie vielmehr Filme an. Das gelingt nicht mit gewöhnlichen Kameras, sondern nur mit ultrakurzen Laserblitzen. Blitz für Blitz dringen sie in den atomaren Kosmos vor. "So gewinnen wir ein Bild von den ultraschnellen Reaktionen in dieser Welt der kleinen Teilchen und damit neue, fundamentale Erkenntnisse über die grundlegenden Prozesse der Physik, bis hin zu biologischen Prozessen des Lebens ", sagt Prof. Klaus Sengstock, einer der Sprecher des CUI. Als Lichtquellen nutzen die Wissenschaftler die Laser im Zentrum für Optische Quantentechnologie ebenso wie intensivste Strahlungsquellen in den USA, Japan und des Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY).

Diese Forschung erfordert die Expertise unterschiedlicher Disziplinen. Im CUI arbeiten daher Physiker, Chemiker, Biologen und Mediziner zusammen. Sie kommen von der Uni Hamburg, dem DESY, dem Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD), der European XFEL GmbH (XFEL) und dem European Molecular Biology Laboratory (EMBL). Ihr langfristiges Ziel ist, die ultraschnellen Prozesse auf atomarer Ebene gezielt zu steuern, um Infektions- und Stoffwechselkrankheiten zu heilen oder "supraleitende" Materialien zum verlustfreien Transport von Strom zu verbessern.

Stromtransport ohne Verluste könnte ein Beitrag sein, um den Ausstoß des Treibhausgases Kohlendioxid zu senken. Die Treibhausgase, genauer der durch sie verursachte Klimawandel, beschäftigen die Forscher des Exzellenzclusters CliSAP. Das Kürzel steht für Integrierte Klimasystem-Analyse und -Vorhersage, so der deutsche Projektname. Die Forscher beobachten die Klimaveränderungen, entwickeln Vorhersagemodelle und Zukunftsszenarien. Diese zeigen beispielsweise, dass die Inselwelt besonders bedroht ist. Sie wird den Anstieg des Meeresspiegels infolge der globalen Erwärmung und die zunehmende Versauerung des Südwestpazifiks auf vielfältigste Art und Weise spüren, das zeigt eine am Exzellenzcluster entwickelte Datenbank. Diese Inseln und weitere Hotspots des Wandels hat die interdisziplinäre Klimaforschung besonders im Blick.

"CliSAP ist ein wichtiger Brückenschlag zwischen den Natur- und Gesellschaftswissenschaften gelungen. Nur auf dieser Basis können wir eine umfangreiche Expertise in der Klimaforschung erlangen und zuverlässige Analysen für Politik und Gesellschaft bereitstellen", sagt Prof. Anita Engels, stellvertretende Sprecherin von CliSAP. Die Wissenschaftler kommen aus 18 Instituten der Uni Hamburg, dem Max-Planck-Institut für Meteorologie und dem Helmholtz-Zentrum Geesthacht. Sie sind Ozeanografen, Meteorologen, Meeresbiologen, Geophysiker, Geologen, Bodenkundler, Geografen, Biogeochemiker, Historiker, Friedensforscher, Wirtschafts-, Sozial- und Politikwissenschaftler. Partner für die hochkomplexen Berechnungen von Klimamodellen, deren Weiterentwicklung ein Schwerpunkt von CliSAP ist, ist das Deutsche Klimarechenzentrum.

Die herausragende, fakultätsübergreifende Forschung beider Exzellenzcluster ist auch nach 2017 dauerhaft an der Uni Hamburg etabliert.

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