Von Null auf Terahertz in drei Jahren Marco Tollkühn aus dem Graduiertenkolleg NanoMet im Kurzporträt

Im Graduiertenkolleg NanoMet vermessen Promovierende ultrakleine Objekte für Technik, Biologie und Medizin. Die Forschenden suchen im Kolleg neue Ansätze zum Messen kleinster Teilchen und ebnen so den Weg zu neuen Technologien. Unser Volontär Laurenz Kötter sprach mit Doktorand Marco Tollkühn darüber, warum es gut ist im Kolleg zu promovieren – vor allem, wenn man ein Mikroskop baut, für das es keine Vorlage gibt.

Marco Tollkühn vor der geöffneten Vakuumkammer des Terahertz-Mikroskops. Bildnachweis: Laurenz Kötter/TU Braunschweig

Herr Tollkühn, Sie beschäftigen sich in Ihrer Promotion mit dem Terahertz-Mikroskop im Laboratory für Emerging Nanometrology (LENA). Was machen Sie dort?

Als ich angefangen habe, war unser Labor im LENA noch im Rohbau. Jetzt, drei Jahre später, ist der Aufbau des Terahertz-Mikroskops fast abgeschlossen. Ich behebe gerade letzte Fehler in der Software, sodass wir in den nächsten Wochen in eine Art Regelbetrieb übergehen. Das heißt: Messen, ohne große Fehlersuche.

Meine Promotion handelt hauptsächlich vom Aufbau des Mikroskops. Zwar werde ich in der Doktorarbeit auch erste Messungen veröffentlichen, aber das Einzigartige ist das Gerät selbst. Weltweit existiert nichts Vergleichbares außer unserem eigenen Prototyp. Gleichzeitig stoßen wir damit in einen kaum genutzten Frequenzbereich des elektromagnetischen Spektrums vor: Terahertzstrahlung. Wir betreiben also Grundlagenforschung, die zukünftig eine neue Generation Computerchips ermöglichen kann oder die Datenübertragung von 5G ums Zehnfache schlägt.

Wie kamen Sie zu dieser außergewöhnlichen Beschäftigung?

2011 habe ich einen Bachelor in Elektrotechnik an der TU Braunschweig angefangen und dort meine Abschlussarbeit im Institut von Professor Meinhard Schilling verfasst, der jetzt auch meine Doktorarbeit betreut. Damals schrieb ich noch über 3D-Druck bei Dr. Benedikt Hampel, der zu der Zeit auch im Graduiertenkolleg NanoMet promovierte. Im Master arbeitete ich dann mit ihm bereits an der Idee des Terahertz-Mikroskops. In den Räumen des Instituts für Elektrische Messtechnik und Grundlagen der Elektrotechnik (EMG) entstand der Prototyp des heutigen Mikroskops – als so genannter „Proof of Concept“, der die Durchführbarkeit des Projekts belegte. Ein Großgeräte-Antrag für das entstehende LENA ermöglichte, weiter an der Idee zu feilen und den abenteuerlichen Prototyp-Aufbau verbessert im LENA umzusetzen. Da wollte ich unbedingt dabei sein und startete in die Promotion.

Welche Rolle spielt bei Ihrer Promotion das Graduiertenkolleg NanoMet?

Im Graduiertenkolleg trafen wir Promovierenden uns vor Corona alle zweimal wöchentlich in der Vorlesung. Auch wenn diese wegen der aktuellen Situation leider ausfallen musste: Dort fand ich immer wieder Ansprechpersonen für die vielen Aspekte meiner Promotion. Ob Software, Kühl- oder Lasertechnik: Beim Aufbau des Terahertz-Mikroskops kamen genug fachfremde Fragen auf. Beispielsweise hatte ich noch nie eine Vakuumkammer gebaut und bin auch kein Maschinenbauer. Aber in NanoMet hatte ein anderer Doktorand bereits Erfahrung darin und half weiter. Das war gerade für das ungewöhnlich eckige Design des Mikroskops hilfreich.

Auch bei Sachmitteln hilft das Graduiertenkolleg. Das können Reisemittel für Konferenzen oder Publikationskosten sein. Aber auch Hardware für den Geräteaufbau. Den eigentlichen Großgeräteantrag stellte eine Promovierenden-Generation vor mir. Damals wusste man noch nicht, dass diese Teile jemals fehlen könnten. Zusätzlich habe ich über NanoMet mit Professor Uwe Siegner einen Zweitbetreuer, der nicht an der TU Braunschweig, sondern an der PTB arbeitet. Damit erhalte ich immer eine zweite Meinung von jemandem, der von einer anderen Perspektive auf mein Thema blickt.