Vortrag von Matthias Bartels

  • Matthias BartelsMatthias Bartels

Am Donnerstag, den 19. Dezember 2013 war Dr. Matthias Bartels – Schüler des Abiturjahrgangs 2004 – zu Gast an seiner alten Schule. Ca. 200 Schülerinnen und Schüler führte er in einem interessanten Vortrag in die Welt der Röntgentomographie ein.

Als Physiker arbeitet man oft interdisziplinär, lernt Wissenschaftler aus anderen Bereichen kennen z.B. der Biologie oder Medizin. Der Austausch unter den Wissenschaftlern führt zu Problemstellungen, die dazu führen, dass sich Physiker damit beschäftigen. Will man z.B. neuartige Hörgeräte entwickeln, so müssen detaillierte Informationen über das Innenohr gesammelt werden. Aber wie erhält man diese?

Hier kommen Physiker/innen ins Spiel, es müssen Computertomographen entwickelt werden, die in der Lage sind, kleine Objekte darzustellen. Computertomographen im Krankenhaus gelingt dies nicht.

In einem ersten Schritt stellte Dr. Bartels dar, wie man über Schichtaufnahmen von kleinen Gegenständen zu einer dreidimensionalen Darstellung gelangt. Absorptionsmuster, die Schicht für Schicht aufgenommen werden, dienen als Rechengrundlage, um daraus die 3D-Darstellung für das ursprüngliche Objekt zu errechnen. Ein von ihm benutztes spezielles Verfahren war Grundlage für den Bau eines Röntgentomographen. Konkret anschaulich machte er dies am Beispiel einer toten Biene, die ihm zuvor zugesandt worden war. In einer beeindruckenden 3D-Grafik konnten die verschiedensten Bereiche in der Biene betrachtet werden. 

Mit der von ihm mitentwickelten Technik wurde das Innenohr von Mäusen genauer untersucht.

Herkömmliche Hörgeräte nutzen elektrische Impulse, um Hörgeschädigten das Hören wieder zu ermöglichen. Die Zahl der dabei genutzten Elektroden ist leider so gering, dass nicht einmal eine Oktave übertragen werden kann. Die Idee der Mediziner war nun, die Übertragung auf optischem Wege zu versuchen. Dazu wurden spezielle Proteine, die im Auge vorhanden sind, in das Innenohr verpflanzt. Durch optische Anregung der Proteine mit kleinen LED`s ist es somit möglich, dass das Ohr „Licht hört“.

Detaillierte 3D-Aufnahme des Innenohres ermöglichen eine genaue Platzierung der LED’s, um die Tonübertragung zu optimieren. Eine Umsetzung dieser Methode auf das menschliche Innenohr scheint prinzipiell möglich, wird aber noch einige Jahre – wenn nicht Jahrzehnte dauern.

Die Verfahren zur Röntgenbildgebung werden immer weiter verbessert, immer kleinere Strukturen werden mit diesem Verfahren sichtbar gemacht. Es ist dann allerdings Röntgenlicht erforderlich, welches nur in Großforschungsanlagen wie z.B. dem DESY (Deutsches Elektronensynchrotron) in Hamburg erzeugen werden kann. Hier forscht Dr. Bartels ebenfalls. Sein Ziel ist die Entwicklung eines Verfahrens zur 3D-Bildgebung mit Röntgenstrahlung, welches Objekte mit Details feiner als 50 Nanometer darstellen kann (1 Nanometer = 1 Millionsten Millimeter).

Nach seinem interessanten und unterhaltsamen Vortrag über seine wissenschaftliche Arbeit informierte er die Schülerinnen und Schüler über den Aufbau eines Physikstudiums, welches er an der Universität Göttingen absolviert hat. Zwar gibt es dort keinen Numerus Clausus, doch sollte man ein Physikstudium möglichst folgende Eigenschaften mitbringen: Interesse an Physik und Mathematik – Neugier – Durchhaltevermögen – Teamgeist. 

Die ersten Semester des Studiums sind sehr anstrengend – es gibt auch einige Studienabbrecher. Hat man aber diese Zeit überstanden, so ist es ein sehr interessantes und lohnendes Studium.

Besonders gereizt hat Dr. Bartels bei der Wahl des Studiums die Vielfalt der Berufsmöglichkeiten eines Physikers – nur ca. 41% arbeiten in der Forschung. Die anderen finden Tätigkeiten im Bereich der Biologie, der Medizin, bei Versicherungen, Banken oder z.B. Patentämtern. Nur wenige Physiker finden nach dem Studium keinen Job, die Arbeitslosenquote lag in den letzten Jahren bei nur ca. 2%. Nach seinem engagierten Vortrag ist zu vermuten, dass er Schülerinnen und Schüler begeistert hat, ebenfalls ein Studium der Physik in Betracht ziehen – für ihn war es genau die richtige Entscheidung.
Das nächste halbe Jahr wird Dr. Bartels in Los Angeles zu Forschungszwecken verbringen – dafür wünschen wir ihm viel Erfolg. Die Schülerinnen und Schüler bedankten sich mit großem Applaus.