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Impulsgeber für Innovationen Wissenschaft vor Ort

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Wissenschaftliche Einrichtungen wie DESY, die Universität Hamburg oder die Max-Planck-Gesellschaft haben bereits heute eine einzigartige Infrastruktur für Naturwissenschaften in Bahrenfeld geschaffen. Ziel ist, den hochmodernen und international vernetzten Wissenschaftscampus auszubauen. Die Science City Bahrenfeld ist ein visionäres Konzept, das perfekte Bedingungen zum interdisziplinären Forschen und Studieren schafft und Impulsgeber für Innovationen in Gesellschaft und Wirtschaft ist.

Tag der offenen Tür Stickstoff-Eis für die Besucher am Tag der offenen Tür - DESY Day

Wissenschaft vor Ort

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Woran wird geforscht?

Bahrenfeld ist einer der wichtigsten Standorte in Deutschland für internationale Spitzenforschung. Hier werden die kleinsten Materiebausteine der Welt und die großen Rätsel des Universums erforscht sowie innovative Werkstoffe und neue Medikamente gesucht. Spitzenforscherinnen und Spitzenforscher der Photonen- und Nanowissenschaften beschäftigen sich damit, wie komplexe Materie funktioniert, wie Elektronen, Atome und Moleküle in Raum und Zeit zusammenspielen. Die Universität Hamburg und das Forschungszentrum DESY sind führend bei der Entdeckung lichtinduzierter Supraleitfähigkeit, bei lasergerichteter Chemie, zeitaufgelöster Nanokristallografie von Proteinen oder neuartigen chemischen Methoden der Nanopartikelsynthese. Die Forschung schafft Grundlagen und Anwendungen für die Materialwissenschaften, die Medizin und die Nanotechnologie.

Das geplante Zentrum für molekulare Wasserforschung CMWS erweitert das Spektrum um das Grundelement des Lebens: Wasser. Die Forschung im Bereich der Teilchen-, Astro- und mathematischen Physik ist den bisher unbeantworteten Fragen des Universums auf der Spur: Wie ist unser Universum entstanden? Wie hat sich die Dunkle Materie gebildet, und was ist sie überhaupt? Wie und wann sind die gigantischen Schwarzen Löcher entstanden, die die Zentren der Galaxien bilden? Die Themen reichen von mathematischen Theorien zu physikalischen Fragestellungen über theoretische Modelle im Bereich der Teilchenphysik bis hin zu astrophysikalischen und kosmologischen Beobachtungen.

Die Infektionsforschung und Strukturbiologie analysieren zelluläre Prozesse. Ziel ist, Krankheitserreger besser zu verstehen und neue Behandlungsmöglichkeiten gegen Bakterien, Parasiten und Viren zu finden. Ein weiterer Schwerpunkt der Spitzenforschung auf dem Campus sind Teilchenbeschleunigertechnologien. Nachdem die bei DESY entwickelte supraleitende TESLA-Beschleunigertechnologie in vielen Teilchenbeschleunigern weltweit eingesetzt wird, liegt der Fokus jetzt auf der Entwicklung ultrakompakter Plasmabeschleuniger. Dadurch eröffnen sich nicht nur weitere Anwendungsfelder in der Forschung, sie können auch Industrie und Medizin revolutionieren, indem beispielsweise Implantate zur direkten Bekämpfung von Tumorerkrankungen eingesetzt werden.

Mit dem Centre for Data and Computer Science (CDCS) entsteht auf dem Campus ein Zentrum für wissenschaftliches Rechnen, das neue Methoden für die zunehmend datenintensive Forschung mit Teilchenbeschleunigern entwickelt.

Die Science City Bahrenfeld wird DER große Forschungscampus in Deutschland - mit Einrichtungen für naturwissenschaftliche Forschung auf Weltklasseniveau und hervorragenden Studier- und Lehrbedingungen. Das ist der Aufbruch in den Wissenschaftsstandort der Zukunft.
Prof. Dr. Dr. h.c. Dieter Lenzen, Präsident der Universität Hamburg

Teilchenbeschleuniger und Forschungsnetzwerke

Die Eröffnung des größten Röntgenlasers der Welt, des European XFEL, im September 2017 war ein globaler Meilenstein. Doch Hamburg ist nicht erst seitdem die Welt-Hauptstadt der Forschung mit Röntgenlicht: Seit seiner Gründung im Jahr 1959 beschäftigt sich das Forschungszentrum DESY – in enger Kooperation mit der Universität Hamburg - mit Entwicklung, Bau und Betrieb riesiger Teilchenbeschleuniger, um Struktur und Funktion von Materie zu erforschen. Mit den Freie-Elektronen-Lasern FLASH und European XFEL sowie der Synchrotronstrahlungsquelle PETRA III stehen die drei weltbesten Anlagen ihrer Art in Hamburg. Sie erzeugen ultrakurze Röntgenblitze, mit denen man Fotos und Filme aus der Nanowelt aufnehmen und damit die Geheimnisse der Natur entschlüsseln kann. Mit der Röntgenquelle PETRA IV „Next Generation“ plant DESY zudem das ultimative 3D-Mikroskop für Materialund Wirkstoffforschung des 21. Jahrhunderts auf dem Hamburger Campus.

In dieser Kombination einmalig, locken DESYs Forschungslichtquellen jedes Jahr Tausende von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus aller Welt an, um an diesen Großanlagen zu forschen. Renommierte Forschungseinrichtungen wie das Europäische Molekularbiologielabor, das Helmholtz-Zentrum Geesthacht oder die Max-Planck-Gesellschaft betreiben dauerhaft Dependancen auf dem Campus, um regelmäßigen Zugriff auf die einzigartigen Lichtquellen zu haben. Die Forschungsanlagen sind damit ein Anker und Kristallisationspunkt für den interdisziplinären Austausch und die Entwicklung neuer Konzepte in der Forschung. So werden die Großanlagen beispielsweise mit speziellen Aufarbeitungsmethoden und komplementären Methoden, wie der Kryo-Elektronenmikroskopie zur Strukturauflösung im Zentrum für Strukturelle Systembiologie (CSSB), um einen elektromagnetisch abgeschirmten, schwingungsarmen Reinraum (staubarmer Raum) an der Universität Hamburg ergänzt, um Hamburg im Verbund zu einem einzigartigen Zentrum für die Erforschung der Materie zu machen.

Mit dem sich im Bau befindlichen Hamburg Advanced Research Centre for Bioorganic Chemistry (HARBOR) der Universität Hamburg wird die Infrastruktur für Experimente mit ultrakurzer Zeitauflösung an molekularbiologischen Systemen geschaffen. Ziel ist es, Methoden zur gezielten Auslösung und Kontrolle von Prozessen in Einzelmolekülen mithilfe von Licht zu entwickeln, um diese Prozesse sichtbar zu machen und zu untersuchen. Ebenso wie die Forschungsmöglichkeiten an den verschiedenen Anlagen greifen die verschiedenen Forschungsdisziplinen, die DESY und Universität Hamburg auf dem Campus betreiben, ineinander, beispielsweise durch das geplante interdisziplinäre Wolfgang Pauli Centre für theoretische Physik. Das gibt Hamburg in Zeiten der zunehmenden Interdisziplinarität und Internationalität der Forschung einen unschätzbaren Entwicklungsvorsprung.

Zukunftsprojekt Petra IV "Next Generation"

Mit PETRA IV „Next Generation“ entwickelt DESY das weltbeste 3D-Röntgenmikroskop. PETRA IV „Next Generation“ wird hundertmal detailreichere Bilder von Abläufen im Nanokosmos liefern, als es heute möglich ist. Damit ermöglicht PETRA IV „Next Generation“ entscheidende Forschungsfortschritte in Themen wie Energie, multifunktionale Materialien, Informationstechnologie, Medizin und Mobilität, die die moderne Gesellschaft heute vor große Herausforderungen stellen. Durch den Einsatz innovativer Beschleunigertechnologien ermöglicht es PETRA IV "Next Generation“, Röntgenstrahlung mit bisher nie dagewesener Leuchtkraft zu erzeugen. Sie kann mit höchstem Wirkungsgrad auf Durchmesser von wenigen milliardstel Metern (Nanometer) fokussiert werden, um so ultrascharfe Einblicke in die molekularen Abläufe in Werk- und Wirkstoffen zu ermöglichen.

Durch derart präzise Einblicke in den molekularen Maschinenraum von neuen Materialien können Forscherinnen und Forscher komplexe Prozesse im Inneren eines Katalysators, einer Batterie oder eines Mikrochips unter realitätsnahen Betriebsbedingungen analysieren und so innovative Werkstoffe gezielt maßschneidern.

Mit dem höchstauflösenden 3D-Röntgenmikroskop PETRA IV „Next Generation“ und dem Europäischen Röntgenlaser XFEL wird die Science City Bahrenfeld eine international führende Forschungsinfrastruktur beheimaten, die die besten Köpfe aus der ganzen Welt anlocken und die Region und den Wissenschafts- und Technologiestandort Deutschland insgesamt im internationalen Wettbewerb stärken wird.

Spitzenforschung Exzellente Lehr an einem Ort

Die herausragende Forschungsinfrastruktur in der Science City Bahrenfeld schafft ideale Rahmenbedingungen für Lehrveranstaltungen der Fachbereiche Chemie, Physik und Biologie und auch in der Lehrerbildung. Mehr als 5.000 Studierende werden von modernen Hörsälen und Laboren profitieren: Interaktive Lernflächen für Einzel- und Gruppenarbeitsplätze, ausgestattet mit modernster Medientechnik, werden hervorragende Begegnungsflächen schaffen, um neue Lehr- und Lernkonzepte auszuprobieren. Die disziplinären und interdisziplinären Studiengänge der Universität für Chemie, Physik oder Nanowissenschaften können in Zukunft an einem Ort angeboten werden.

Der moderne Lehr- und Forschungscampus bietet attraktive Voraussetzungen, um auch internationale Studierende für die englischsprachigen Masterstudiengänge „Physics“ oder „Mathematical Physics“ zu gewinnen. Im Jahr 2019 zieht das Physik-Schullabor „Light and Schools“ der Universität Hamburg in sein eigenes Gebäude. Zusammen mit dem seit 1997 bestehenden DESY-Schülerlabor „physik.begreifen“ bietet dieser Lernort Raum für selbstständiges Entdecken und kreatives Forschen für Schülerinnen und Schüler aller Altersklassen. Zwischen Alltagsphänomenen und Spitzentechnologie trifft Schule hier auf Wissenschaft. Für die frühkindliche Bildung sorgt das von DESY unterstützte Netzwerk „Kleine Forscher Hamburg“ vom Haus der kleinen Forscher.

Transfer und Innovation

Forschungsumgebungen sind bedeutend für Transfer und Innovationen. Hier wird sich die Science City Bahrenfeld als Motor für den Standort Hamburg und Norddeutschland etablieren. In der Gesamtkonzeption wird eine zeitgemäße Umgebung geschaffen, die ein starkes Netzwerk und Austausch – auch mit Wirtschaft und Industrie – ermöglicht, um Transfer und Innovation effizient zu gestalten. Mit der Science City Bahrenfeld werden international herausragende Angebote zur Ansiedlung technologiegetriebener Unternehmen gemacht. Konkret finden bereits jetzt viele der Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung Eingang in richtungsweisende Innovationen, sei es in der Entwicklung von Medizinprodukten wie zum Beispiel neue Detektionsverfahren oder neue strukturelle Einblicke für die Wirkstoffforschung. Nicht nur die hervorragende technische Infrastruktur, sondern vor allem die örtliche Nähe exzellenter Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus sich ergänzenden Fachdisziplinen bietet eine einzigartige Kombination.

In der Science City Bahrenfeld wird ein Innovationszentrum errichtet und von DESY, der Universität und der Freien und Hansestadt Hamburg getragen. Ab 2020 sollen hier Start-ups und junge Unternehmen ein Arbeitsumfeld inklusive Werkstätten und Laborflächen vorfinden, das sie für ein gesundes Wachstum benötigen. 

Ein weiteres Leuchtturmprojekt ist ein sich derzeit in der Planung befindliches Technologie- und Gründerzentrum für Start-ups aus den Bereichen Life Science, Bio- und Nanotechnologie und neue Materialien, das mit 95 Millionen Euro aus Bundesmitteln gefördert wird.

Weitere Aktivitäten, die Innovation und Transfer auf dem Campus verankern, entfalten sich über die Plattform „beyourpilot – Startup Port Hamburg“, hier kooperieren ortsansässige Hochschul- und Forschungseinrichtungen, um wissensbasierte Start-ups und Ausgründungen durch Beratung und andere Angebote zu ermöglichen. Gleichfalls bietet PIER als strategische Partnerschaft von DESY und der Universität Hamburg zusätzliche Aktivitäten an, die Firmengründungen fördern werden, um einen sichtbaren Beitrag zum Wissens- und Technologietransfer in der Metropolregion zu leisten.

Daneben betreibt DESY auf dem Campus das MicroTCA TechLab, ein Helmholtz-Innovation Lab, in dem eine enge Kooperation zwischen Wissenschaft und Industrie im Elektronikbereich bereits gelebt wird, und das DESY Innovation Village, ein Büro- und Laborgebäude, wo DESY für Innovationsprojekte und Start-ups Räumlichkeiten geschaffen hat.

Der Transfer von Wissen ist ein wichtiger Baustein zur Entwicklung kreativer Milieus. Der beidseitige Austausch von Wissen zwischen der Scientific Community und der Gesellschaft stärkt die zukunftsgerichtete gesellschaftliche Entwicklung. Dabei öffnet sich die Wissenschaft für Bürgerinnen und Bürger durch Formate wie DESY-Führungen, Abendveranstaltungen wie der „Wissenswerte“, alltagsnahe „Wissen vom Fass“-Vorträge oder die Hamburger „Nacht des Wissens“. Das in der Umsetzungsplanung befindliche Besucherzentrum DESYUM wird weitere Einblicke in die Wissenschaft für Schülerinnen und Schüler, aber auch für Besuchergruppen aller Altersgruppen, ermöglichen.

Mit der Science City Bahrenfeld schaffen wir ein Modell für den Forschungscampus der Zukunft, in dem Spitzenforschung mit hochmodernen Großforschungsanlagen, die Ausbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses und der Transfer in Wirtschaft und Gesellschaft – eng verzahnt – als nachhaltige Konzepte konsequent umgesetzt werden.
Prof. Dr. Dr. h.c. Helmut Dosch, Vorsitzender des DESY-Direktoriums
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