LEAPS: Europas Lichtquellen planen den Weg in die Zukunft
Dr. Caterina Biscari, Direktorin des ALBA Synchrotrons, Barcelona, und Vizepräsidentin von LEAPS übergab am 22. März 2018 die LEAPS Strategie 2030 an Jean-David Malo, Direktor Forschung und Innovation, Europäische Kommission.
Eine einzigartige Forschungslandschaft aus beschleunigerbasierten Lichtquellen ermöglicht in Europa internationale Spitzenforschung. Diese Lichtquellen dienen als Supermikroskope oder erlauben Einblicke in extrem rasche Prozesse. Nun liegt die Strategie 2030 vor, um die Weiterentwicklung der Lichtquellen aufeinander abzustimmen. Dies sorgt für optimalen Einsatz der Ressourcen und sichert beste Forschungsbedingungen in Europa. LEAPS-Vizepräsidentin Dr. Caterina Biscari, Direktorin von ALBA, hat nun die Strategie 2030 an Jean-David Malo, Direktor Forschung und Innovation der EU-Kommission übergeben.
Gesundheit, Wohlstand und Sicherheit in unseren europäischen Demokratien hängen davon ab, dass wir die drängenden Probleme rechtzeitig identifizieren und lösen. Ob es um eine saubere Energieversorgung oder wirksame Medikamente geht, um Fortschritte zu erreichen, ist Forschung nötig: Dabei sind moderne beschleunigerbasierte Lichtquellen hervorragende Werkzeuge, um Prozesse in Molekülen und in Materialien im Detail aufzuklären.
Ende 2017 haben sich die europäischen Lichtquellen zur „League of European Accelerator-based Photon Sources“, kurz LEAPS, zusammen geschlossen. Mit der gemeinsamen Strategie haben die LEAPS-Mitglieder nun den Ausbau und die Weiterentwicklung dieser Lichtquellen, ihrer Optiken und Detektoren sorgfältig aufeinander abgestimmt. Dabei setzen sie auf Spezialisierung und Alleinstellungsmerkmale, um bei effizientestem Einsatz von Ressourcen vielfältigste Optionen für die Forschung bereit zu stellen.
„Am Helmholtz-Zentrum Berlin betreiben wir mit BESSY II eine Synchrotronlichtquelle, die auf den weichen Röntgenbereich spezialisiert ist“, erklärt Prof. Bernd Rech, der das HZB kommissarisch leitet. „Damit sind wir bewusst komplementär zu anderen Synchrotronquellen in Deutschland und Europa, die vorwiegend harte Röntgenstrahlung erzeugen.“ Mit weicher Röntgenstrahlung lassen sich Prozesse an Oberflächen und Grenzflächen von Dünnschichtmaterialien untersuchen und chemische Bindungen analysieren. Auch feinste magnetische Strukturen innerhalb von dünnen Schichten werden sichtbar. Schwerpunkte der Forschung an BESSY II sind Energiematerialien, von Solarzellen der nächsten Generation über katalytische Systeme bis hin zu magnetischen Materialien für neue, energieeffiziente Informationstechnologien.
„Das HZB engagiert sich mit voller Überzeugung in LEAPS. Indem wir bei der Weiterentwicklung von beschleunigerbasierten Lichtquellen eng zusammenarbeiten, schaffen wir in Europa beste Bedingungen für die Forschung mit Licht“, sagt Rech. Auch die Zukunftsprojekte am HZB zur Weiterentwicklung von BESSY II, BESSY VSR und BERLinPro, sind auf die europäische Forschungslandschaft abgestimmt.
Mehr Information: www.leaps-initiative.eu
- BESSY II: Eingebauter Sauerstoff verkürzt die Lebensdauer von FeststoffbatterienFeststoffbatterien sind sicher und leistungstark, aber ihre Kapazität nimmt zurzeit noch rasch ab. Ein Team der TU Wien, der Humboldt-Universität zu Berlin und des HZB hat nun eine TiS₂|Li₃YCl₆-Halbzelle an BESSY II analysiert. Dafür nutzte das Team eine spezielle Probenumgebung, die eine zerstörungsfreie Untersuchung unter realen Betriebsbedingungen ermöglicht. Durch die Kombination von Weich- und Hart-Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS und HAXPES) konnte ein neuer Degradationsmechanismus identifiziert werden. Dabei spielte das Element Sauerstoff eine besondere Rolle. Die Studie liefert wertvolle Einblicke, um Design und Fertigung von Feststoffbatterien zu verbessern.
- Spintronik an BESSY II: Echtzeit-Analyse von magnetischen DoppelschichtsystemenSpintronische Bauelemente ermöglichen Datenverarbeitung mit deutlich weniger Energieverbrauch. Sie basieren auf der Wechselwirkung zwischen ferromagnetischen und antiferromagnetischen Schichten. Nun ist es einem Team von Freier Universität Berlin, HZB und Universität Uppsala gelungen, für jede Schicht separat zu verfolgen, wie sich die magnetische Ordnung verändert, nachdem ein kurzer Laserpuls das System angeregt hat. Dabei konnten sie auch die Hauptursache identifizieren, die für den Verlust der antiferromagnetischen Ordnung in der Oxidschicht sorgt: Die Anregung wird von den heißen Elektronen im ferromagnetischen Metall zu den Spins im Antiferromagneten transportiert.
- Elektrokatalysatoren: Ladungstrennung an der Fest-Flüssig-Grenzfläche modelliertWasserstoff spielt für die Wende hin zur CO₂-Neutralität eine entscheidende Rolle, sowohl als Energieträger als auch als Ausgangsstoff für die grüne Chemie. Die großtechnische Erzeugung von Wasserstoff durch Elektrolyse sowie vieler anderer chemischer Produkte erfordert jedoch deutlich kostengünstigere und effizientere Katalysatoren. Um Elektrokatalysatoren gezielt zu verbessern, ist es von großem Nutzen, die elektrochemischen Prozesse genau zu verstehen, die an der Grenzfläche zwischen dem festen Katalysator und dem flüssigen Medium ablaufen. Ein europäisches Team hat In der Fachzeitschrift Nature Communications ein leistungsfähiges Modell vorgestellt, das die Ladungstrennung an der Grenzfläche, die Bildung der elektrischen Doppelschicht sowie deren Einfluss auf die katalytische Aktivität hervorragend beschreibt.