08.05.2023 Ι Nach fünf spannenden Kongresstagen zu aktuellen Entwicklungen und neuesten Trends in der Licht- und Elektronenmikroskopie ging die Microscopy Conference 2023 (MC2023) in Darmstadt erfolgreich zu Ende.

„Die erste präsente MC nach der Pandemie war ein voller Erfolg!“, so die beiden Kongresspräsidenten Prof. Dr. Ute Kolb, Mainz/Darmstadt, und Prof. Dr. Hans-Joachim Kleebe, Darmstadt. „Im Namen der Deutschen Gesellschaft für Elektronenmikroskopie sagen wir DANKE“.

Über 925 Teilnehmer aus mehr als 35 Ländern waren vor Ort und erlebten ein hochkarätiges und spannendes Kongressprogramm.

Mikroskopiemethoden und deren Anwendungen in den Life Sciences oder Materialwissenschaften wurden in jeweils sieben thematische Sitzungen zu den verschiedenen Themenschwerpunkten mit 25 wissenschaftlichen Sessions, 6 Plenarvorträgen, Preisverleihungen, mehr als 90 VortragsPräsentationen, 3 großen Postersessions mit über 340 Beiträgen sowie 23 Lunchvorträgen präsentiert. Als Ergänzung des umfassenden wissenschaftlichen Programms gab es viele gut besuchte Workshops sowie eine Industrieausstellung von 43 Ausstellern zu neuesten Entwicklungen der Mikroskopie und Mikroskopietechnik mit diversem Zubehör und Verbrauchsmaterialien, Präparationswerkzeugen und Bildanalysesystemen.

Hochkarätige Plenarredner begeistern in allen Bereichen

Bei der MC 2023 als der größten und bedeutendsten wissenschaftlichen Veranstaltung auf dem Gebiet der Elektronenmikroskopie in Europa wurden die aktuellsten Erkenntnisse und Trends vorgestellt. Der Deutschen Gesellschaft für Elektronenmikroskopie (DGE) gelang es wieder, führende ExpertInnen aus vielfältigen Fachgebieten und aufstrebende junge ForscherInnen zu einem umfassenden fachlichen Austausch zusammenzubringen. Im Darmstadtium gab es an allen fünf Kongresstagen angeregte Diskussionen zu den neuesten Erkenntnissen in den Bereichen Instrumentierung und Methoden sowie Bio- und Materialwissenschaften.

Höhepunkte des Kongresses waren die Präsentationen renommierter Plenarredner aus vielfältigen Fachgebieten. Mit ihren neuen wissenschaftlichen Forschungsergebnissen konnten sie die TeilnehmerInnen mit exzellenten Vorträgen begeistern. Im Bereich Life science stellte Prof. Peijun Zhang, PhD, Oxford, die Entwicklung und Optimierung von zwei- und dreidimensionalen Abbildungsmethoden vor: „From cryoEM, cryoET to ptychography“. Zwei hochkarätige Präsentationen aus dem Bereich der Materialwissenschaften behandelten Methodenentwicklungen im Bereich Spektroskopie und In-situ Abbildung: Prof. Dr. Sarah Haigh, Manchester, sprach zum Thema „Atomic resolution dynamics imaged using 2D heterostructure liquid cells“ und Prof. Dr. Mathieu Kociak, Paris zum Thema „Enhancing electron spectroscopies using light“. Bei der Fülle interessanter, qualitativ überragender Vorträge war ein Plenarvortrag von besonderem Interesse. Im voll besetzten Plenarsaal versammelten sich 525 KongressteilnehmerInnen zu der hochaktuellen Präsentation von Prof. Dr. Ralf Bartenschlager, Heidelberg, der die Rolle der Elektronenmikroskopie bei der Bekämpfung der Pandemie beleuchtete: „Integrative bildgebende Analyse des Replikationszyklus von Plus-Strang-RNA-Viren“.

Besondere Highlights – herausragende Preisverleihungen

Besondere Highlights waren wieder die feierlichen Preisverleihungen, bei denen Wissenschaftler für ihre herausragenden Leistungen auf dem Gebiet der Elektronenmikroskopie geehrt wurden. In diesem Jahr waren die Forschungen von zwei ausgezeichneten Preisträgern im Bereich der Materialwissenschaften angesiedelt. Sie behandelten Themenbereiche der Methodenentwicklungen im Bereich Spektroskopie und In-situ Abbildung. Der alle zwei Jahre vergebene, international renommierte Ernst-Ruska-Preises wurde an Prof. Dr. Vincenzo Grillo, Gattatico, übergeben. Der Preisträger berichtete über neue Möglichkeiten der Elektronenmikroskopie mit Strahlformung: „New microscopy possibilities with electron beam shaping“. Den Vortrag zur Harald Rose Lecture (HRL) hielt Prof. Philip E. Batson, Piscataway.

Dr. Max Haider vertrat Prof. Dr. Harald Rose bei seiner mit Spannung erwarteten Rede „From Micrometer to Sub-Angstroem resolution – the development“ und schlug die zahlreichen Teilnehmer in seinen Bann. 1980 war dem weltbekannten Physiker Harald Rose, der an der TU Darmstadt als Pionier im Bereich der Linsenfehlerkorrektur forschte, der Geniestreich gelungen, Atome für Elektronenmikroskope sichtbar zu machen. Viele neue Entwicklungen bei der hochauflösenden Abbildung, aber auch die rasanten Fortschritte im Bereich der Rastermethoden wären ohne diese Korrektoren nicht möglich.

Interdisziplinarität – Anstoß neuer Entwicklungen

Ein wichtiger Fokus lag auf aktuellen Anknüpfungen an die bahnbrechenden analytischen Fortschritte der letzten 20 Jahre. Anwendungen und Entwicklungen von unterschiedlichen Techniken im Bereich der Licht- und Elektronenmikroskopie sind aus den meisten Forschungsbereichen nicht mehr wegzudenken. Die breit und interdisziplinär aufgestellte MC 2023 machte deutlich, dass die kreative Wissenschaft mit der Kombination der Bereiche Lebenswissenschaften, Materialwissenschaften und Methoden-Technologie immer wieder neue Möglichkeiten eröffnet, das Leben, aber auch die anorganische Materie besser zu verstehen. Der Austausch führender Wissenschaftler in jedem Spezialbereich und mit international renommierten Experten eröffneten den Blick über den Tellerrand, um andere Aspekte kennenzulernen und immer wieder neue Entwicklungen in unterschiedlichen Bereichen anzustoßen.

Life Sciences – Materialwissenschaften – Instrumentierung und Methoden

Vorträge renommierter Experten machten deutlich, inwieweit die Elektronenmikroskopie besonders im Bereich der Life Sciences neue Möglichkeiten eröffnet, biologische und medizinische Prozesse besser zu verstehen. Um zum Beispiel ein Virus erfolgreich bekämpfen zu können, ist es entscheidend, seine Struktur zu kennen. Immer wieder zeigte sich, dass wichtige Synergien entstehen können, indem Elektronenmikroskopie gleichermaßen auch im Bereich der Materialwissenschaft genutzt wird, die Strukturen funktionaler Materialien charakterisiert, um Prozesse in den Bereichen Energie und Umwelt zu optimieren und um Werkstoffe effizienter und langlebiger zu machen. In verschiedenen Sessions wurde deutlich, dass Techniken und Methoden, die in der Life-ScienceForschung entwickelt wurden, auch in der Materialwissenschaft eingesetzt werden und umgekehrt.

In der Vorstellung neuester Entwicklungen im Bereich „Instrumentierung und Methoden“ zeigte sich, dass die Verbesserung der Instrumentierung nicht nur bestehende Methoden vorantreibt, sondern oft auch Voraussetzung für neue Methoden ist. So ermöglicht die neue Generation von Detektoren, die Elektronen unmittelbar und ohne Verluste detektieren können, auch signifikante Fortschritte von “In-situ”/operando-Methoden. Inzwischen können Prozesse in Batterien und Brennstoffzellen auch während der Reaktionen direkt beobachtet werden, was die Entwicklung neuer Energiespeicher- und -erzeugungssysteme weiter vorantreibt.

Spannend war die Vorstellung neu konzipierter Geräte im Bereich 4D-STEM, zur Analyse von Materialstrukturen in vier Dimensionen, sowie dedizierte Elektronendiffraktometer, mit denen die atomare Struktur eines einzelnen Nanopartikels schonend aufgeklärt werden kann. Ein weiterer Fokus lag auf Neuentwicklungen zur korrelativen Mikroskopie, der Kombination der Elektronenmikroskopie mit anderen bildgebenden Techniken zu einer umfassenderen Charakterisierung von Proben. Außerdem wurden tomographische Methoden vorgestellt, mit denen die räumliche Verteilung von Partikeln, Defekten oder chemischen Verbindungen in einem Material oder biologischen Gewebe visualisiert werden können.

Automatisierung und KI – ein großes Thema

Mit exzellenter Qualität in allen Bereichen zeigte der hochrangige Kongress, wie bahnbrechende Verbesserungen und Trends in der Elektronenmikroskopie weitergeführt wurden und die fortschreitende Automatisierung und KI zunehmend an Bedeutung gewinnen. Durch die Standardisierung von Probenaufbereitungsprozessen sowie die Steuerung von Probenwechsel, Datenaufnahme, Reproduzierbarkeit und damit steigende Effizienz von Experimenten kann die eigentliche Datenanalyse und -interpretation in den Vordergrund rücken. KI unterstützt Experimente zudem bei der automatischen Identifizierung von Strukturen in der Datenaufnahme und bei der Analyse großer Datenmengen. Ein spezieller Workshop zu Daten Management beschäftigte sich mit diesen Themen und machte deutlich, wie die 4D-STEM Methode, die mit in-situ-Experimenten gekoppelt ist und das Materialverhalten in Echtzeit zeigt, von diesen neuen Techniken profitiert.

Fazit und Ausblick 2023

Die Förderung der wissenschaftlichen Zusammenarbeit und des Wissenstransfers spielte eine wichtige Rolle bei der MC 2023. Neben überaus lebhaften Auseinandersetzungen und angeregten Gesprächen nutzte eine große Anzahl jüngerer WissenschaftlerInnen den Kongress, um eigene Forschungsarbeiten vorzustellen. Das „Young Microscopist symposium“ ermöglichte NachwuchswissenschaftlerInnen den essentiellen Austausch von Ideen und Wissen, um neue Perspektiven auf ihre Forschungsthemen zu erhalten, ihre Fähigkeiten und Kenntnisse zu verbessern und sich zu vernetzen. Das Konzept der beiden Kongresspräsidenten, dass der wissenschaftliche Austausch eine tragende Säule der Forschung sein sollte, ging bei der diesjährigen Microscopy Conference voll auf: „Der gemeinsame Diskurs machte es möglich, neue Ideen zu entwickeln und umzusetzen“, so das Fazit von Prof. Dr. Ute Kolb. „Das war zwar auch in Zeiten der Pandemie online möglich, aber die Vernetzung, die man in den persönlichen Gesprächen auf einer Tagung erreicht, hat doch eine andere Qualität.“

Der vielfältige Austausch zwischen jungen Kolleg:nnen, erfahrenen Wissenschaftler:nnen und Firmen sowie die spannenden Diskussionen und Einblicke in den Nanokosmos mit weiteren Entwicklungen und Trends können bei der nächsten Microscopy Conference vom 31. August bis 4. September 2025 in Karlsruhe fortgeführt werden. Diese ist als EMS-Verlängerung geplant und wird gemeinsam von der German Society for Electron Microscopy e.V. (DGE), der Swiss Society for Optics and Microscopy (SSOM) und der Austrian Society for Electron Microscopy (ASEM) organisiert.