Spot an – vor 10 Jahren ging die Synchrotronstrahlungsquelle BESSY II in Betrieb
Am 4. September 1998 nahmen der damalige Forschungsminister Jürgen Rüttgers, Berlins Regierender Bürgermeister Eberhard Diepgen und die beiden Geschäftsführer der BESSY GmbH, Eberhard Jaeschke und Wolfgang Gudat, die zu dem Zeitpunkt modernste Synchrotronstrahlungsquelle der Welt in Betrieb. .„BESSY II sollte ein Kristallisationskern für den neuen Wissenschaftsstandort Berlin-Adlershof werden“, erinnert sich Hermann Schunck, damals Mitglied im Aufsichtsrat bei BESSY, an die Planungsphase. Eine Strategie, die Erfolg zeigte.
Heute forschen am Elektronenspeicherring jährlich über 1300 Nutzer aus dem In- und Ausland an interdisziplinären Projekten aus Physik, Chemie, Biologie und Materialwissenschaften. Auf dem Campus Adlershof unterhält BESSY zahlreiche Kooperationen, die von der räumlichen Nähe profitieren. Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) und insgesamt vier Institute der Max-Planck-Gesellschaft haben bei BESSY eigene Experimentierplätze.
Die hohe Qualität der Strahlung, die bei BESSY II erzeugt wird, ermöglicht exzellente Experimentierbedingungen für die Spitzenforschung und industrielle Anwendungen. Entwickelt und geplant wurde die leistungsfähige Synchrotronstrahlungsquelle der dritten Generation als Nachfolger von BESSY I in Wilmersdorf, der ersten dedizierten Synchrotronstrahlungsquelle Deutschlands. Parallel zum Betrieb von BESSY I erfolgte 1993 der Baubeginn des neuen Rings in Adlershof.
Mit der Inbetriebnahme von BESSY II 1998 erweiterte sich auch das Spektrum der verfügbaren elektromagnetischen Strahlung. Der Energiebereich von BESSY II reicht von der Terahertz- bis zur harten Röntgenstrahlung. Dies eröffnete ein weites Feld an neuen Forschungsmöglichkeiten.
Mit der Erzeugung harter Röntgenstrahlung durch den Einbau supraleitender Magnetstrukturen waren nun Methoden verfügbar, die man vorher nur von anderen Synchrotronstrahlungsquellen kannte, beispielsweise Proteinkristallographie, Röntgentomographie, und Röntgenfluoreszenzanalyse. So können nun die Struktur von Proteinen und Werkstoffen bestimmt und zerstörungsfreie Materialanalysen (z.B. an Kunstobjekten) durchgeführt werden. Auch wird die Synchrotronstrahlung für die Fertigung mikrostrukturierter Bauteile genutzt.
Neue Akzente setzte BESSY II auch für den langwelligen Energiebereich: Begünstigt durch das besondere Design der „Maschine“, konnten die Wissenschaftler bei BESSY im Jahre 2003 als die Ersten weltweit kohärente Synchrotronstrahlung im Terahertz-Bereich erzeugen. Diese langwellige Strahlung bietet der Forschung an Hochtemperatur-Supraleitern und Dünnschicht-Solarzellen neue, unerwartete Perspektiven.
Die bei BESSY geleistete Weiterentwicklung der Synchrotrontechnologie zeitigt Ergebnisse, die auch international gefragt sind. So stammt das Design des kürzlich eingeweihten Niederenergiespeicherrings „Metrology Light Source“ (MLS) der PTB von Spezialisten von BESSY. BESSY und die PTB verbindet eine langjährige gute Zusammenarbeit.
Vor zehn Jahren wurde auch ein anderer Grundstein gelegt. BESSY und das Hahn-Meitner-Institut unterzeichneten einen Kooperationsvertrag über den Aufbau einer kompletten Institutsabteilung in Adlershof, um die Strahlung von BESSY II für die Solarenergieforschung zu nutzen. Aus der Kooperation wurde eine Fusion. Als neues „Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie“ wird man ab 2009 gemeinsam Beiträge zur Lösung großer und drängender Fragen von Gesellschaft, Wissenschaft und Wirtschaft leisten.
- 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.