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Durch Steigerung der Auflösung und die Kombination von spektroskopischen Informationen mit der Bildgebung im Nanometerbereich kann ein tieferer Einblick in komplexe biomolekulare Strukturen gewonnen werden, als bei konventionellen Darstellungsmethoden wodurch der aktuelle Kenntnisstand erweitert wird.
Die Erhöhung der Auflösung und die Kombination von nanoskaligen Bildgebung mit spektroskopischen Daten ermöglichen die Erforschung nanoskaliger biomolekularer und komplexer Fluidsysteme unter funktionell relevanten Umgebungsparametern. Es werden neue Verfahren entwickelt, um makromolekulare Trajektorien in wässriger Lösung und in lebenden Zellen sichtbar zu machen, native Dichteverteilung in Zellen und Geweben zu rekonstruieren oder intermolekulare Wechselwirkungen durch Kräfte und chemischen Zusammensetzungen weit über die herkömmliche Auflösungsgrenzen dazustellen. Die Forschungsbereiche sind unter anderem optische Mikroskopie jenseits der Beugungsgrenze, mehrdimensionale Mikroskopie, Spektroskopie mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung, Röntgenoptik und Röntgenbildgebung, linsenlose Bildgebung, zeitabhängige Röntgenstreuung, Datenrekonstruktion und inverse optische Probleme. In der zweiten Förderperiode (1. Februar 2011 – 31. Januar 2015), die intensive Interaktion der Versuchsprojekte mit mathematischen Projekten hatte, wurden starke Synergien sowohl auf Entwicklungen in der Optik als auch auf mathematische Methoden erzielt. Darüber hinaus werden Computersimulationen von biomolekularen Dynamiken genutzt, um Photonen-basierte Experimentaldaten zu atomistischen Modellen zu verbinden.
In Verbund mit der GWDG sind acht weitere Institutionen an diesem Projekt beteiligt. Der SFB755 dabei ist in vier Projektgruppen untergliedert:
Mehrere Teilprojekte befassen sich mit der Erhöhung der Dimensionalität des Abbildungsschemas auf drei Dimensionen. Der 3D-Röntgentomographie-Ansatz im Nanobereich soll auf zeitaufgelöste (4D) Studien erweitert werden. Die Bildqualität soll durch Erhöhung spektroskopischer Informationen erweitert werden. Die verbesserten Darstellungsmethoden bringen neue Möglichkeiten für die Forschung wie zum Beispiel die Abbildung der exakten Stöchiometrie von Molekülen.
Das INF-Projekt obliegt der GWDG in Zusammenarbeit mit dem Institut für Röntgenphysik der Universität Göttingen. Primäres Ziel des INF-Projekts ist die nachhaltige Veröffentlichung der algorithmischen Methoden, die in dem SFB entwickelt werden. Numerische Methoden zur Verarbeitung und Analyse von photonische Nano-Bildern sind überausbedeutsam für verschiedenste Forschungsrichtungen, z.B. optische Nanoskopie, Röntgenbildgebung einschließlich Tomographie.
Innerhalb des INF, wird eine gemeinsame Infrastruktur für Online-Tools (interaktive Web-Seiten, Java-Applets etc.) eingerichtet, die die entwickelten Werkzeuge einer breiten Community verfügbar macht. Als interne Dienstleistungen für den SFB 755 werden Workshops in den Bereichen Projektmanagement sowie Austausch von Quellcodes und Daten angeboten.
Institute der Georg-August-Universität Göttingen
