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Elektronenspeicherring BESSY II

BESSY II erzeugt helles Licht für die Energie- und Materialforschung

BESSY II ist eine Synchrotronstrahlungsquelle der dritten Generation, die extrem brillantes Röntgenlicht erzeugt. Dieses Licht können Forscherinnen und Forscher auf der ganzen Welt für ihre Experimente nutzen. BESSY II ist ein universelles Werkzeug, um ganz verschiedene Proben zu untersuchen, zum Beispiel Solarzellen, Materialien für die solare Wasserstofferzeugung und Quantenmaterialen. Aber auch Proteine für die Entwicklung neuer Wirkstoffe, Meteoriten und archäologische Funde können mit dem weichen Röntgenlicht von BESSY II untersucht werden.

Das Bild zeigt das Emil-Gebäude von aussen

BESSY II - Mehr Licht für die Forschung: Am Standort Adlershof betreiben wir den Elektronenspeicherring BESSY II. Er erzeugt helle Röntgenblitze, mit denen sich Prozesse in Materialien analysieren lassen.

BESSY II ist das Weichröntgen-Synchrotron in Deutschland

BESSY II ist mit seinem Schwerpunkt auf der weichen Röntgenstrahlung einzigartig in Deutschland. Die Anlage ist komplementär zu PETRA III am DESY in Hamburg, das das harte Röntgenspektrum bedient. Mehr als 1400 Gastforschende nutzen pro Jahr BESSY II und schätzen die hohe Zuverlässigkeit und Stabilität der Photonenquelle. Die Nutzerinnen und Nutzer können an zirka 50 Strahlrohren arbeiten, an denen modernste Spektroskopie- und Mikroskopie-Methoden zur Verfügung stehen. International genießt BESSY II für seine Methodenentwicklung einen ausgezeichneten Ruf.

Luftbild BESSY II in 2018 - vergrößerte Ansicht

Luftbild BESSY II am Wilhelm-Conrad-Röntgen Campus des HZB in Berlin Adlershof © HZB/Dirk Laubner

Das Bild zeigt Besucher auf der Lange Nacht der Wissenschaften 2018 am HZB Adlershof - vergrößerte Ansicht

BESSY II kann besichtigt werden zur Langen Nacht der Wissenschaften © HZB / M. Setzpfandt

Ein Teilchenbeschleuniger als Mikroskop

02:07

Gemeinsam stark durch unsere Partner

Das HZB hat starke Partner, die sich für die Weiterentwicklung von BESSY II einsetzen. Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), die Max-Planck-Gesellschaft, die Bundesanstalt für Materialforschung (BAM) sind strategische Partner – ebenso zahlreiche Forschergruppen an Universitäten, die sich mit Ideen einbringen.

Optimale Bedingungen für zeitaufgelöste Experimente

BESSY II bietet zudem äußerst interessante Möglichkeiten für zeitaufgelöste Experimente. Durch die Entwicklung des low-alpha-Modus‘ können Forschende mit sehr kurzen Lichtpulsen (2 Pikosekunden) Materialien untersuchen. Die Femtoslicing-Quelle an BESSY II ist die weltweit erfolgreichste Anlage. Das HZB nutzt diese langjährige Erfahrung beim zeitaufgelösten Experimentieren, um ein weltweit einzigartiges Upgrade von BESSY II zu realisieren.

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Durch einen Glühfaden wird die Probe während der Messung auf konstante Temperatur geheizt.

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Ultraschneller Magnetismus: Schnappschuss der Gitterschwingungen Ein HZB-Team hat an BESSY II eine Methode entwickelt, um einen dieser mikroskopischen Mechanismen quantitativ zu erfassen. Damit konnten sie nun das Element Gadolinium untersuchen.

Aus den Interferenzmustern bei unterschiedlichen Brennweiten und Photonenintensitäten lassen sich Aussagen über die Qualität des Strahls gewinnen.

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Strahldiagnostik für zukünftige Beschleuniger im Tischformat Kompakte Teilchenbeschleuniger wären für künftige Lichtquellen interessant. Ein Team von HZB und PTB hat nun einen Fortschritt erreicht.

Die Illustration zeigt, wie die APECS-Messung an einem Nickel-Einkristall mit oxidierter Oberfläche funktioniert. Ein Röntgenstrahl ionisiert Atome, entweder im Nickel-Kristall oder an der Oberfläche. Die angeregten Photoelektronen von der Oberfläche und aus dem Kristall haben leicht unterschiedliche Bindungsenergien. Die Auger-Elektronen ermöglichen es, die Herkunft der Photoelektronen zu bestimmen.

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Oberflächenanalytik an BESSY II: Schärfere Einblicke in Dünnschicht-Systeme Ein HZB-Team hat an BESSY II zwei verschiedene spektroskopische Methoden kombiniert und an einem Modellsystem demonstriert, wie gut die Unterscheidung angrenzender Dünnschichten damit gelingt.

Der Dirac-Kegel ist typisch für Topologische Isolatoren und auf allen 6 Bildern praktisch unverändert (ARPES-Messungen an BESSY II). Der blaue Pfeil zeigt zusätzlich die Valenzelektronen im Volumen. Das Synchrotronlicht tastet beide ab und kann so den Dirac Kegel an der Oberfläche (elektrisch leitend) vom dreidimensionalen Volumen (isolierend) unterscheiden.

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Unordnung bringt quantenphysikalische Talente zum Vorschein Das Material erweist sich als Topologischer Isolator und ist ferromagnetisch bis zu vergleichsweise hohen Temperaturen von 50 Kelvin, zeigen Messungen an BESSY II. Damit kommt diese Materialklasse für Quantenbits in Frage...

Resonantes Röntgenlicht (lila) erzeugt einen rumpfangeregten Zustand am Sauerstoffatom (rot) des H2O-Moleküls. Dies verursacht ultraschnelle Protonendynamik. Die Potentialfläche des elektronischen Grundzustands (unten) und die Bindungsdynamik werden durch spektrale Merkmale der resonanten inelastischen Röntgenstreuung erfasst (rechts).

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Überblicksbeitrag: Methoden der Röntgenstreuung mit Synchrotronstrahlung In den Reviews of Modern Physics gibt ein internationales Team nun einen Überblick über elastische und inelastische Röntgenstreuprozesse, erläutert den theoretischen Unterbau und beleuchtet, welche Einblicke diese Methoden eröffnen.

Das MX-Team an BESSY II ist auf die Entschlüsselung von Proteinstrukturen spezialisiert. Damit lässt sich auch die Entwicklung von Medikamenten gegen COVID-19 beschleunigen.

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HZB koordiniert europäische Kooperation zur Entwicklung von Wirkstoffen gegen... Nun hat ein Team am HZB mit Partnern aus Österreich und der Tschechischen Republik das Projekt NECESSITY aufgesetzt, um im Hochdurchsatzverfahren mehr als 8000 Verbindungen zu untersuchen und Wirkstoffe gegen COVID-19 zu entwickeln.

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Grüner Wasserstoff: Warum werden bestimmte Katalysatoren im Betrieb besser? Ein Team um Marcel Risch hat an BESSY II aufgeklärt, dass zwei gegenläufige Entwicklungen dafür verantwortlich sind.

Nach etwa 5 Sekunden hat sich ein dünner Film aus metallischem Wasser um den NaK-Tropfen gebildet, erkennbar am goldenen Schimmer.

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Wasser als Metall an BESSY II nachgewiesen Nature-Veröffentlichung: Ein internationales Team hat metallisches Wasser erzeugt und den Phasenübergang an BESSY II dokumentiert.

DESY-Forscherin Wiebke Ewert zeigt auf einer sogenannten Elektronendichtekarte, wo ein Wirkstoffkandidat (grün) an die Hauptprotease des Coronavirus (blau) bindet.

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Synchrotrons beschleunigen Corona-Forschung Synchrotrons wurden ursprünglich von Physikern gebaut, um Teilchen zu erforschen. Heute werden sie auch gegen COVID-19 eingesetzt. Die Projekte sind so vielfältig wie die Nutzerschaft: Universitäten, Forschungseinrichtungen und Unternehmen.

Das Cover von der Helmholtz Photon Science Roadmap.

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Schubkraft für Spitzenforschung aus Deutschland Drei Forschungszentren der Helmholtz-Gemeinschaft entwickeln gemeinsame Strategie für beschleunigerbasierte Lichtquellen, um Forschung und Innovation in Deutschland zu stärken

Renske van der Veen arbeitet seit vielen Jahren mit ultraschnellen Röntgenmethoden.

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Renske van der Veen leitet neue Abteilung „Atomare Dynamik in Licht-Energie... Die Chemikerin ist Expertin für zeitaufgelöste Röntgenspektroskopie und Elektronenmikroskopie und untersucht katalytische Prozesse, die die Umwandlung von Solarenergie in chemische Energie ermöglichen.

Prof. Dr. Udo Heinemann arbeitet am Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin und initierte den Aufbau der MX-Beamlines vor fast 20 Jahren. Seine Gruppe speiste mehr als 250 Strukturen in die Proteindatenbank ein.

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„Der Erkenntnisgewinn der Strukturbiologie ist seit fünf Jahrzehnten... Prof. Dr. Udo Heinemann arbeitet am Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin und forscht seit 40 Jahren in der Strukturbiologie. Warum es wichtig ist, dass Berlin Strahlrohre für die biologische Strukturanalyse hat, erzählt er im Interview.

Die erste Aufnahme von MYSTIIC: ein Standardbild, das zur Kalibrierung und Messung der Auflösung des neuen STXM benutzt wurde.

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MYSTIIC an BESSY II: Neues Röntgenmikroskop in Betrieb genommen Ein neues Röntgenmikroskop am Energy Materials in situ Lab (EMIL) hat den Betrieb aufgenommen. Es handelt sich um ein Raster-Transmissions-Röntgenmikroskop, das darauf ausgelegt ist, sowohl Probenoberflächen als auch Probenvolumina zu untersuchen.

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