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Entwicklung eines stabilen und reproduzierbaren Protokolls für 10x Kryo-ExM an einzelnen Zellen. Dazu gehört ein stabiles Gelmatrixrezept sowie eine solide und reproduzierbare Methode zur Ermittlung des Expansionsfaktors und der räumlichen Verzerrung in 3D.

Wir untersuchen die bakterielle Eisenaufnahme, die Rolle von Siderophoren und die Rolle von Ionophoren.

Wir nutzen Pulslabelling-Experimente, um die Proteinneusynthese in Antwort auf Stress (z.B. Antibiotika-Stress) zu messen.

Die Chemie und Zusammensetzung organischer, funktioneller Beschichtungen wird quantitativ analysiert werden. Die Beschichtungen werden über Grafting-from und Grafting-to hergestellt. Zusätzlich sind auch dickere Polymerfilme von Interesse und ihre anti-fouling Funktion in Abhängigkeit von der chemischen Struktur wird mit elementspezifischen Nachweisverfahren analysiert. In einem späteren Stadium des Projektes werden die Proben in unserer Arbeitsgruppe bezüglich ihrer Proteinresistenz und den Biofoulingeigenschaften getestet und mit den oberflächenanalytischen Daten korreliert.

ATPasen gehören zu einer großen Gruppe integraler Membranproteine, die den Transport von Ionen und Lipiden über zelluläre Membranen vermitteln und eine zentrale Rolle in der Aufrechterhaltung der Zellhomöostase spielen. Obwohl viele Mitglieder dieser Proteinfamilie bereits gut charakterisiert sind, sind wichtige molekulare Details ihrer Funktionsmechanismen und Regulation immer noch unverstanden. In Kombination mit geeigneten ATPase Mutanten erwarten wir von diesen Experimenten ein molekulares Verständnis der Regulation der Transporter durch ATP, pH-Wert, Ionenkonzentration und die Lipidumgebung.

Versuche an den Beschleunigern für Studierende der Ruhr-Universität Bochum und der Universität Paderborn.

Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines kombinierten "Stimulated emission depletion" (STED) und Raster-Ionenleitfähigkeitsmikroskops (SICM). Das Instrument wird die gleichzeitige, korrelierte Aufnahme der Topographie und der Proteinverteilung in einer lebenden Zelle mit nicht durch Lichbeugung begrenzter Auflösung ermöglichen.

Zu den Prozessen, die für die Nukleosynthese von Isotopen schwerer als Eisen verantwortlich sind, gehört der sogenannte p-Prozess, ein nukleosynthetischer Mechanismus, der eine bestimmte Klasse von 35 protonenreichen Kernen, bekannt als p-Kerne, umfasst. Bis heute wurden die Häufigkeiten dieser Kerne nur im Sonnensystem beobachtet. Daher hilft es, den Ursprung dieser Häufigkeiten zu erklären und sie innerhalb bestimmter astrophysikalischer Szenarien nachzubilden, um den Entstehungsmechanismus des Sonnensystems zu verstehen. Astrophysikalische Modelle, die darauf abzielen, die Häufigkeiten der p-Kerne im Sonnensystem nachzubilden, stützen sich auf die Hauser-Feshbach (HF) Theorie, um ein umfangreiches Netzwerk von Kernreaktionen zu lösen, die für die Nukleosynthese im p-Prozess relevant sind. Daher ist es neben den Unsicherheiten in der astrophysikalischen Modellierung auch entscheidend, die Vorhersagen der HF-Theorie zu validieren. Diese Validierung ist das Ziel unserer Forschungsaktivitäten. In diesem Zusammenhang misst die Demokritos Nuclear Astrophysics Group seit 2003 systematisch die Wirkungsquerschnitte von Proton- und Alpha-Teilchen-induzierten Einfangreaktionen am RUBION Dynamitron-Beschleuniger mit dem 4π NaI Summen-Detektor. Bis heute wurden mehr als 30 Kernreaktionen untersucht.

Im Projekt werden neue Ausgangsmaterialien (Precursoren) für ALD entwickelt, die auf metallorganischen Verbindungen beruhen. Teststrukturen auf Basis von Schichten und Schichtenfolgen werden entworfen und hergestellt. Messverfahren werden entwickelt, um die Schichten und Schichtenfolgen gezielt zu charakterisieren. Gezielt heißt zum einen, dass die gewonnenen Erkenntnisse zur Schichtstruktur es erlauben werden, deren Einfluss auf das elektronische, mechanische und thermische Verhalten zu verstehen. Andererseits werden die Messverfahren so ausgelegt, dass die Eignung der ALD-Schichten für die spätere Anwendung in der Sensorik bereits hier charakterisiert wird und so gezielte Optimierungen möglich werden.

Detaillierte Erkenntnisse aus Teilchenphysikexperimenten werden genutzt, um das Verhalten von Teilchen und Gasen in Schüttgutreaktoren in-situ zu untersuchen. γ-Strahlen aus einer Positronenannihilation werden in einer PET-ähnlichen Konfiguration verwendet, die die Vorteile der modernsten Teilchendetektoren nutzt. Der Vorteil der PET liegt in der Tatsache, dass es sich um eine nicht-invasive Technologie handelt, die es ermöglicht, das Verhalten von Systemen in einem geschlossenen, dicht mit Kugeln gefüllten Behälter zu untersuchen. Während die PET-Technologie häufig in der Medizin eingesetzt wird, werden wir mit radioaktiven Positronenquellen und PET markierte Kugeln und Gase verwenden, um den Transport dieser Kugeln und Gase in Schüttgutreaktoren zu untersuchen.

In der Abteilung RUBION-Ionenstrahlen werden in dem Bereich industrielle Implantation zusammen mit unserem Partner, der rubitec GmbH im Kundenauftrag Ionenbestrahlungen im MeV Bereich durchgeführt. Dabei steht ein großes Spektrum an unterschiedlichen Ionen zur Verfügung. Der verfügbare Energie- und Dosisbereich ist dabei von der jeweiligen Spezies und der Wafergröße unserer Kunden abhängig. Die Möglichkeiten werden von uns anwendungsabhängig für jeden Kunden auf Anfrage ermittelt. Wir sind in diesem Bereich nach DIN EN ISO 9001: 2015 zertifiziert !

The work includes material development and structural Layering of perovskite for electroluminescence and laser applications. Different layer formation procedures such as pure liquid phase processes, pure vacuum deposition, as well as hybrid deposition processes are demonstrated. The work aims to study and optimize luminescence quantum efficiency and optical amplification and to understand the relationship between composition / structure and optical amplification. And then, selected materials are integrated into electroluminescent devices.

Boron (81.1% 11B and 19.9% 10B) and lithium (92.5% 7Li and 7.5% 6Li), two of the lightest elements in nature, are widely used in many technological as well as industrial applications. As a result, their detection and accurate depth profile determination, via Ion Beam Analysis (IBA) techniques, is important. Nuclear Reaction Analysis (NRA) constitutes the most effective of such techniques, as it results in isolated peaks (due to the generally high Q-values) with negligible background and also provides the possibility for simultaneous analysis of several low Z elements in near-surface layers of materials. The use of the NRA technique is further enhanced when the light elements under study co-exist in complex matrices. Especially, when these techniques are performed at projectile energies in the 100 keV – 300 keV range (Medium Energy Ion Scattering technique – MEIS), additional advantages are offered. More precisely, due to the limited penetration of low energy protons in matter, MEIS is highly sensitive to the surface layers of a sample, reaching depth resolutions on the order of a few nanometers. However, there is a significant lack of differential cross section datasets, not only for low proton energies but also over a wide range of backscatter detection angles. The aim of the present work is to enrich the literature by providing reliable differential cross-section data in this uncovered area. For that reason, the 11B(p, a0)8Be and 6Li(p, 3He)4He reactions were thoroughly studied in a wider energy and angular range. The experiments will be conducted at the 4MV Dynamitron Tandem Laboratory of the Central Unit for Ion Beams and Radionuclides (RUBION) of the Ruhr University Bochum in Germany. For proton energies of 150 keV up to 340 keV the 500 kV single-stage accelerator will be used, with the measurements being extended up to 1000 keV at the 4 MV Dynamitron Tandem accelerator. The energy step varies from 2 keV to 20 keV. For the detection of the charged particles, three Silicon Surface Barrier (SSB) detectors will be placed at the angles of 130°, 140° and 160° and two Passivated Implanted Planar Silicon (PIPS) detectors at 150° and 170°. Two different targets will be used for the two reactions under study. A thin 6LiF (95 % 6Li & 5% 7Li) layer evaporated on a natC substrate, while the second one is a natB thin layer, evaporated on a natCu substrate, with a top layer of Au.

Metallische Dünnfilme mit Filmdicken von weniger als 50 nm werden durch Elektronenstrahlverdampfung entweder als planarer oder als strukturierter Film hergestellt, wobei für letzteres Lithographietechniken verwendet werden. Die Filmdicken planarer Filme werden typischerweise mittels Schwingquartztechniken gemessen, was eine Kalibrierung für jede deponierte Atomsorte erfordert. Die Menge an aufgedampften Material, die durch die Öffnungen einer Nanomaske ankommt, hängt vom Verstopfungsverhalten der verwendeten Maske ab, was wiederum bedeutet, dass die vorhandene Materialmenge absolut bestimmt werden muss. Zuguterletzt können planare Dünnfilme und auch deponierte Nanoobjekte Entnetzungsphänomenen unterworfen sein, die nicht ausreichend erforscht sind und quantifiziert werden wollen. In vielen Fällen ist RBS mit einem He-Ionenstrahl bei 1.5 - 2.0 MeV die Methode der Wahl um diese Fragen zu klären. Gelegentlich sollte XPS ergänzend hinzugezogen werden.

Dieses Praktikum ist Teil der Masterstudiengänge Biochemie und iSTEM.

In vitro-Transkription mit radioaktiver Markierung

Um den Kreislauf lebenswichtige Elemente wie N, C, H, O zwischen der Atmosphäre und der festen Erde zu untersuchen, ist es wichtig, die Löslichkeit und Verteilung dieser Elemente zwischen verschiedenen Mineralien und Schmelzen zu bestimmen. Ein Hindernis für derartige Studien war der Mangel an analytischen Werkzeugen zur Analyse von N in Mineralien, und wenn solche Werkzeuge verfügbar sind, fehlten die erforderlichen Standards. Ziel dieses Projekts ist es, Mineralien mit bekannten N-Konzentrationen durch Ionenimplantation herzustellen. Solche Kristalle werden dann als Standards für Messungen in anderen Instrumenten (z. B. SIMS, Nanosims) entwickelt.

Dieses "Projekt" umfaßt Arbeiten, die die Nutzung von Infrastruktur der AG Bandow im RUBION erfordern, nicht aber die Nutzung von instabilen Isotopen.

Dieses Projekt unterstützt die schon etablierten RUBION-Projekte der IMC Gruppe. Komplementär zu dem RBS/NRA Projekt werden ausgewählte Dünnschichten der XPS und AES Analyse unterzogen, um Einsichten in ihre oberflächenchemische Zusammensetzung zu erhalten.

Anhand von Einbaustudien mit radioaktiv-markierten Vorläufermolekülen werden antibakterielle Wirkmechanismen analysiert.

We are investigating the high energy ions (H, C...) implantation into silicate minerals.

Die Biogenese photosynthetischer Proteinkomplexe erfordert hochspezifische Mechanismen zur Sortierung, Integration und Assemblierung von kern- als auch plastidenkodierten Komplexuntereinheiten. Zentrale Schritte in der Biogenese des Photosystems II (PS II) umfassen die cotranslationale Insertion des plastidenkodierten D1-Proteins in die Thylakoidmembran und die anschließende Assemblierung in PS II. Kürzlich wurde in meiner Gruppe eine Technik zur Rekonstitution der [35S]-D1 Insertion entwickelt, die die Verwendung eines homologen in vitro Translationssystems (basierend auf Erbsenchloroplasten) umfasst. Die Ziele dieses Projektes umfassen (I) die Identifikation von neuen Komponenten, die an der D1 Insertion beteiligt sind, (II) die molekulare Analyse der Proteinkontakte der naszierenden D1 Polypeptidkette während der Translation und Insertion und (III) die Analyse der Mechanismen, die für die Zielsteuerung und die Bindung der translatierenden Ribosomen an die Thylakoidmembran verantwortlich sind.

Dieses Projekt widmet sich der Dünnschichtanalyse ausgewählter Materialien, die mit Hilfe des prozessintegrierenden Cluster-Tools des ForLab PICT2DES hergestellt wurden. Untersucht werden ultradünne dielektrische, metallische und halbleitende Schichten, die mittels (PE)ALD hergestellt werden, dabei liegt der Schwerpunkt auf 2D-Materialien. Die Filme werden mit Ionen- und Röntgenstrahlen charakterisiert, um einen Einblick in den Einfluss der Prozessparameter auf die Filmzusammensetzung zu erhalten.

Oligodendrozyten sind für die Myelinisierung im Nervensystem verantwortlich und ermöglichen so eine schnellere Aktionspotenzialausbreitung. Ihre Vorläuferzellen (OPCs) migrieren von der subventrikulären Zone zu ihren Zielzellen. Sie sind in der Lage, Myelinschichten zu erneuern oder zu reparieren. Eine Störung kann zu unmyelinisierten Axonen im Nervensystem führen. Dies ist ein typisches Symptom der Multiplen Sklerose. Eine bessere Kenntnis der Dynamik der wachstumskegelähnlichen Strukturen auf OPC könnte mehr Aufschluss über die Migrations- und Bewegungsmechanismen von OPCs geben. Mit Hilfe von Superresolution-Mikroskopietechniken soll die Dynamik der Spitzen weiter untersucht werden.

Dieses Langzeitprojekt umfasst die stetige Weiterentwicklung und Optimierung der STED- und SICM-Instrumente des RUBION.

Konzentariongradienten von chemischen Elementen in Mineralien und Gesteine werden bestimmt um Zeitskalen von geologischen und planetare Prozesse zu bestimmen.