Helmholtz-Gemeinschaft fördert ATHENA-Projekt mit 29,99 Mio. Euro
ATHENA („Accelerator Technology HElmholtz iNfrAstructure”) heißt eine neue Forschungs- und Entwicklungsplattform für Beschleunigertechnologien, in der sich alle sechs Helmholtz-Beschleunigerzentren (DESY, FZJ, HZB, HZDR, KIT und GSI) mit dem Helmholtzinstitut Jena zusammentun. Die Helmholtz-Gemeinschaft hat jetzt entschieden, ATHENA als strategische Ausbaumaßnahme mit fast 30 Millionen Euro zu fördern.
„Die Entscheidung zeigt das starke Engagement der Helmholtz-Gemeinschaft, bahnbrechende neue Beschleunigertechnologien zur Lösung gesellschaftlicher Zukunftsaufgaben zu entwickeln und bereitzustellen“, sagt Helmut Dosch, der Vorsitzende des DESY-Direktoriums und Sprecher des Forschungsbereichs Materie in der Helmholtz-Gemeinschaft.
Zwei Leuchtturmprojekte
Gemeinsam wollen die Zentren zwei deutsche Leuchtturmprojekte der Beschleunigerforschung auf Grundlage innovativer plasmabasierter Teilchenbeschleuniger und hochmoderner Lasertechnologie aufbauen: bei DESY in Hamburg eine Elektronen- und am HZDR eine Hadronen-Beschleunigeranlage. An beiden Anlagen sollen verschiedene Einsatzmöglichkeiten entwickelt werden, die von einem kompakten Freie-Elektronen-Laser über neuartige medizinische Anwendungen bis hin zu neuen Experimenten in Kern- und Teilchenphysik reichen. Sobald die Nutzungsreife in einem Gebiet erreicht wird, könnten neue kompakte Nutzeranlagen in anderen Helmholtz-Zentren, aber auch in Universitäten und Krankenhäusern aufgebaut werden.
Beitrag aus dem HZB
Am HZB tragen zwei Arbeitsgruppen zu diesem Projekt bei: Die Abteilung Undulatoren von Johannes Bahrdt entwickelt und baut zwei neuartige Undulatoren: Der weltweit erste In-Vakuum-APPLE-Undulator wird am BESSY II eingesetzt werden. Der zweite Undulator, eine anspruchsvolle Weiterentwicklung des Prototypen, wird am Freie-Elektronen-Laser am Hamburger Leuchtturmprojekt eingebaut werden. Die Fachgruppe „Erzeugung hochbrillanter Elektronenstrahlen“ von Thorsten Kamps arbeitet an einer laserbasierten Strahldiagnoseeinrichtung. Mit dieser sollen die Eigenschaften der erzeugten Elektronenstrahlen charakterisiert werden.
„Die Förderung des von DESY koordinierten ATHENA-Projekts ist ein wichtiger Meilenstein im 2011 gegründeten ARD-Programm (Accelerator Research and Development) der Helmholtz-Gemeinschaft“, erklärt ARD-Initiator und DESY-Beschleunigerdirektor Reinhard Brinkmann. Andreas Jankowiak, Leiter des Instituts für Beschleunigerphysik am HZB und Sprecher des ARD-Programms, ergänzt: „Die Kompetenz aller Helmholtz-Beschleunigerzentren auf diese Weise zu bündeln verspricht bahnbrechende Entwicklungen und neue Anwendungen für ultrakompakte Teilchenbeschleuniger.“
Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit in Deutschland und Europa
„Die Erforschung neuartiger Plasmabeschleuniger findet in einem Umfeld starker internationaler Wettbewerber aus den USA und Asien statt. ATHENA stärkt die traditionell führende Rolle der deutschen Beschleunigerforschung und unterstützt die internationale Wettbewerbsfähigkeit des deutschen Wissenschaftsstandortes“, sind sich Ralph Aßmann, ATHENA-Projektkoordinator und Leitender Wissenschaftler bei DESY, und Ulrich Schramm, Leiter der Laser-Teilchenbeschleunigung am HZDR, sicher.
Die ATHENA-Arbeiten sind durch die EU-geförderte Designstudie EuPRAXIA mit ihren 40 Partnerinstituten eng in die europäische Forschungslandschaft eingebettet. Damit hat das deutsche Spitzenforschungsprojekt ATHENA von Beginn an auch eine klare europäische Ausrichtung.
Die Presseinfo aus dem DESY finden Sie hier
- 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.