Das Profil des DFG-Graduiertenkollegs 1355

Zentrales Thema dieses Graduiertenkollegs sind die Grundlagen und Anwendungen kohärenter Strahlungsquellen. Die Forschung im Kolleg fokussiert sich auf das Verständnis und den Einsatz der neuartigen Quellen, die Wellenlängenbereiche von tief-infrarot bis in den Röntgenbereich abdecken und die Physik kohärenter Materiewellen mit einbeziehen.

Das Graduiertenkolleg vereint dabei die Expertise der wissenschaftlichen Fachkulturen aus Röntgen- und FEL-Physik mit Laserphysik, Quantenoptik und Photonik und nutzt dabei die starken Ressourcen, die der Standort Hamburg in allen diesen Bereichen aufweist.

Von besonderer Bedeutung für das Kolleg ist die Einbindung des Bereichs ‚Photon Science’ bei DESY, wodurch für die Forschung und Ausbildung die Möglichkeiten des weltweit einzigartigen VUV-Freie-Elektronen-Lasers ‚FLASH’ sowie der Synchrotronstrahlungsquelle ‚PETRA III’ zur Verfügung stehen. Darüber hinaus sind leitende Wissenschaftler der im Jahr 2010 gegründeten ‚European X-FEL GmbH’, die das europäische Röntgen-Freie-Elektron-Laser Projekt in Hamburg betreibt, dem Kolleg assoziiert, so dass auch das wissenschaftliche Umfeld dieses europäischen Röntgenlaser-Projektes in Forschung und Lehre des Kollegs einfließen werden.

Ziel des GrK ist es, den Graduierten die Grundlagen und Anwendungen dieser verschiedenen Strahlungsquellen zu vermitteln. Der Einsatz der kohärenten Quellen in den vielfältigsten Bereichen der Wissenschaften von Medizin und Biologie bis zu Materialwissenschaften und Umweltforschung erfordert exzellent ausgebildete Wissenschaftler, die die Eigenschaften und Möglichkeiten der Laserquellen genau kennen und beurteilen können.

Gemeinsam ist den so unterschiedlichen Strahlungsquellen wie etwa VUV-FEL, kristallinen Wellenleiter-Lasern oder Materiewellen-Lasern,  dass sie an den  Grenzen der derzeit möglichen Technologien operieren. Charakteristisch für den Umgang mit diesen Quellen ist daher, dass die drei Bereiche Entwicklung der Systeme, genaue Charakterisierung der Eigenschaften und Anwendung der Systeme auf das Engste miteinander verzahnt sind. Eine fundierte, breite Forschung und Ausbildung im Schnittfeld dieser drei Bereiche ist daher Thema des GrK.

Somit ist es das zentrale Anliegen des Kollegs, durch Nutzung der Synergien, die sich durch die Kombination der teils unterschiedlichen, teils ähnlichen Erfahrungen, Kompetenzen und Methoden in Entwicklung und Umgang mit kohärenten Strahlungsquellen ergeben, die von Infrarot bis in den Röntgenbereich und von Femtosekunden-Pulsen bis zum kontinuierlichen Betrieb reichen, Forschung und Ausbildung in diesem Themenfeld nachhaltig zu stärken.

Gerade breit ausgebildete Physikerinnen und Physiker, die über Kenntnisse von Grundlagen und Möglichkeiten sowohl von FEL- und Röntgenstrahlung, als auch von Infrarotlasern und konventionellen Lasern verfügen und die Methoden der Laserphysik, Quantenoptik und Photonik kennen, sind weiterhin sehr selten. Sie werden in naher Zukunft jedoch in Industrie und Forschung zunehmend benötigt werden. Die Erfahrungen aus der ersten Förderperiode bestärken diese Auffassung.