Auf einer internationalen Konferenz in Berlin diskutierten Forscher Möglichkeiten des zeitaufgelösten Messens mit Röntgenstrahlung
Wissenschaftler aus aller Welt diskutierten fachübergreifend über Möglichkeiten des zeitaufgelösten Messens mit Rötgenstrahlung.
Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer
Beim Abendessen auf dem Berliner Fernsehturm hatten die Forscherinnen und Forscher Gelegenheit, sich persönlich kennenzulernen und auszutauschen.
Das Helmholtz-Virtuelle Institut „Dynamic pathways in multidimensional landscapes“ strebt ganzheitlichen Blick auf Materialeigenschaften an
Im Herzen von Berlin trafen sich 85 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zu einer internationalen Konferenz, um sich im Rahmen des Helmholtz Virtuellen Instituts „Dynamic pathways in multidimensional landscapes“ miteinander zu vernetzen und Impulse für die weitere Forschung zu gewinnen. Der Fokus lag auf der Untersuchung von ultraschneller Dynamik in einem weiten Materialspektrum von Molekülen bis hin zu Nanostrukturen und stark korrelierten Festkörpern. Die Konferenz fand vom 16. bis 20. September im Magnus-Haus der Deutschen Physikalischen Gesellschaft in Berlin statt.
Die Forscher streben mithilfe von Röntgenmethoden nach einem ganzheitlichen Blick auf die Eigenschaften der verschiedenen Systeme, welche durch die Wechselwirkung der internen Freiheitsgrade untereinander und mit der Umwelt bestimmt werden. Die eingeladenen Vorträge deckten die ganze Bandbreite ab – von experimentellen Aspekten bis hin zu theoretischen Modellen.
Die verschiedenen Experten im Rahmen einer Konferenz zu vernetzen, war ein wichtiges Anliegen des Virtuellen Instituts. So waren Forscher aller zurzeit verfügbaren Freie Elektronenlaser (FEL) im Röntgenbereich vertreten. Die FELs haben sich in den letzten Jahren als wichtigstes Tool für die Erforschung ultraschneller Dynamik in Materie mittels Röntgenmethoden etabliert. Prof. Jo Stöhr vom SLAC National Accelerator Laboratory (Kalifornien, USA) referierte in einem begeisternden Vortrag über die prinzipiellen Unterschiede in der Wechselwirkung von Synchrotron- bzw. FEL-Röntgenlicht mit Materie.
Er wird zusätzlich am 9. Dezember 2013 im Rahmen einer Distinguished Lecture am Helmholtz-Zentrum Berlin sprechen.
Das Programm der Konferenz beinhaltete wissenschaftliche Sessions zu spezifischen Materialklassen und experimentellen Techniken. Die Schwerpunktthemen waren:
- Quanten-Materialien, Magnetismus und korrelierte Festkörper
- Moleküldynamik in Physikalischer Chemie und Katalyse
- Wechselwirkung von Röntgenphotonen und Materie
-Strukturanalyse auf atomarer Ebene mit kohärenter Streuung, Beugung und Abbildung
Als besonderen Erfolg werteten die Teilnehmer die Posterausstellung, bei der 26 Beiträge von Nachwuchsforschern eingereicht wurden. Die Poster untermauerten die thematische Bandbreite des Virtuellen Instituts eindrucksvoll und regten zu Diskussionen an.
Im Helmholtz Virtuellen Institut „Dynamic pathways in multidimensional landscapes“ erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von HZB, DESY und zweier deutscher Universitäten gemeinsam mit nationalen und internationalen Partnern komplexe Materialien. Sprecher des Helmholtz-Virtuellen Instituts ist Prof. Dr. Alexander Föhlisch. Er leitet am Helmholtz-Zentrum Berlin das Institut „Methoden und Instrumentierung der Forschung mit Synchrotronstrahlung“.
- BESSY II: Erster Film von Spinwellen im Nano-OszillatorSpin-Hall-Nano-Oszillatoren sind winzige Bauelemente auf Basis von ultradünnen CoFeB-Schichten. Sie wandeln Gleichstrom in Mikrowellensignale um und gelten als Option für eine besonders effiziente drahtlose Kommunikation oder für eine neue Technologie der Datenverarbeitung, die vom Gehirn inspiriert ist. Ein schwedisch-deutsches Team konnte nun an BESSY II zum ersten Mal die Magnetisierungsdynamik im Inneren eines solchen Spin-Hall-Nano-Oszillators abbilden, sozusagen filmen. Dazu nutzten sie die zeitaufgelöste Röntgen-Rastertransmissionsmikroskopie am MAXYMUS-Instrument. Die Abbildungen zeigen Merkmale von Spinwellen, die in den bisherigen indirekten Messverfahren nicht sichtbar waren. Die Studie ist in „Advanced Materials“ veröffentlicht.
- BESSY II: Hochaufgelöste Einblicke in einzelne Biomoleküle und KatalysatorenWinzige biologische Proben und sogar einzelne Biomoleküle können nun an der BESSY-II-Infrarot-Beamline unter lebensnahen Bedingungen in höchster Auflösung untersucht werden. Die nanoskalige Infrarotspektroskopie (s-SNOM) wurde dafür verbessert und gründlich validiert. Ultradünne Membrane auf Siliziumbasis ermöglichen dabei die Untersuchung im wässrigen Medium. Ein internationales Team um den HZB-Experten Dr. Alexander Veber konnte nach einem ersten Proof-of-Concept nachweisen, dass Nano-IR-Messungen in wässriger Umgebung mit den erwarteten Fernfeld-IR-Spektren übereinstimmen. Dieser methodische Fortschritt ermöglicht nun tiefere Einblicke in Biomaterialien, aber auch die Beobachtung katalytischer Prozesse in flüssigen Umgebungen.
- Neue Methode zeigt, wie molekulare Schalter von ihren Nachbarn beeinflusst werdenForschende der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Zentrums Berlin (HZB) können erstmals direkt erkennen, wie die Umgebung eines molekularen Schalters dessen elektronische Struktur beeinflusst. Molekulare Schalter sind Moleküle, die sich durch äußere Einflüsse wie Temperaturänderungen zwischen zwei Zuständen umschalten lassen – ähnlich einem Schalter mit den Positionen „An“ und „Aus“. Solche Moleküle werden als mögliche Bausteine für künftige Datenspeicher oder Sensormaterialien erforscht. Mit Hilfe der magnetischen Terahertz-Spektroskopie an BESSY II konnten die Forschenden nun erstmals unterscheiden, ob benachbarte Moleküle in einem Material gleich oder anders geschaltet sind. Die Ergebnisse sind in der Zeitschrift „Angewandte Chemie International Edition“ erschienen.