Bestnoten für das BESSY FEL Projekt
Der Wissenschaftsrat hat in seiner heute vorgestellten Stellungnahme zu zwei Großgeräten der naturwissenschaftlichen Grundlagenforschung die Förderung des BESSY Freie Elektronen Lasers unter Auflagen empfohlen. Es gäbe derzeit keine Initiative, die sich in Bezug auf die technischen Rahmenbedingungen und der wissenschaftlichen Kompetenz des Teams mit dem BESSY Projekt vergleichen ließe, so die Gutachter weiter.
Als eine Art "Super-Stroboskop" erzeugt der FEL extrem kurze und extrem helle Röntgenpulse und erlaubt so wissenschaftliche Untersuchungen jenseits des derzeit Möglichen. Die Forscher erwarten, dass sie mit dem FEL Momentaufnahmen chemischer Reaktionen aufzeichnen können und tiefe Einblicke in moderne Materialien und in biologische Prozesse erhalten. Die Exzellenz des wissenschaftlichen Programms hatte der Wissenschaftsrat bereits in seiner Stellungnahme von 2002 bestätigt.
Das nun evaluierte technische Design hat überzeugt. Die Gutachter des Wissenschaftsrats schlagen vor, eine 3-4 jährige Entwicklungsphase zu finanzieren, in der das Konzept durch den Bau und Betrieb einer zweistufigen FEL Kaskade als Basis der großen Anlage umgesetzt werden soll. Für deren Realisierung sollte eine für Großgeräte in Deutschland übliche Finanzierung angestrebt werden.
"Wir sind alle begeistert von dem Votum des Wissenschaftsrats und werden die Entwicklung des FEL weiter vorantreiben", gibt Eberhard Jaeschke, der technische Direktor, die Stimmung bei BESSY wieder. "Wir bedanken uns bei allen Kollegen, die das Projekt unterstützt haben." Neben den vielen Projektpartnern habe sich Staatsekretär Husung persönlich für das FEL Projekt eingesetzt. Die Projektentwicklung wurde durch die Technologiestiftung mit einer Förderung aus dem Zukunftsfonds des Landes Berlin in Höhe von 2,4 Mio. EUR unterstützt.
Das Konzept eines FEL der zweiten Generation verbindet die vorhandene Spitzentechnologie auf dem Gebiet supraleitender Linearbeschleuniger mit dem Einsatz eines Hochleistungslasers. "Dadurch werden sich die Eigenschaften der Röntgenpulse exakt kontrollieren lassen", beschreibt der wissenschaftliche Direktor Wolfgang Eberhardt eine herausragende Qualität des FEL. "Mit dieser Präzision werden viele Forschergruppen wissenschaftliches Neuland betreten."
In Freie Elektronen Lasern werden Elektronen in dichten Paketen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und durch lange periodische Magnetstrukturen (Undulatoren) geführt. Dabei erzeugen sie sehr intensives Laser-ähnliches Licht auswählbarer Wellenlänge. Beim BESSY-FEL läuft ein Laserpuls gemeinsam mit dem beschleunigten Elektronenbündel durch den Undulator und prägt den Elektronen seine Eigenschaften auf. Dies erlaubt die Erzeugung von kurzen, reproduzierbaren Pulsen. Dabei wird die Wellenlänge des Lasers über mehrere Stufen in den Röntgenbereich überführt.
Die neue Technik erfordert viel Erfahrung in Beschleuniger- und Lasertechnologie. Die langjährige Erfahrung des BESSY Teams auf dem Gebiet der Konzeption und des Betriebs von Großgeräten der Synchrotronstrahlungsforschung ist die beste Voraussetzung, um die Herausforderungen, die mit dieser neuen Technik verbunden sind, zu bewältigen. So ist es kürzlich BESSY Wissenschaftlern gelungen, durch kontrollierte Wechselwirkung von Laserpuls und Elektronen im BESSY II Speicherring diese Technologie zu demonstrieren. Die Exzellenz des FEL Teams wird durch die enge Zusammenarbeit mit dem Max-Born-Institut in Adlershof und mit DESY in Hamburg verstärkt.
- 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.