HZB baut Undulator für SESAME in Jordanien
Der APPLE II UE56 Doppelundulator erzeugt brillantes Licht mit variabler Polarisation. © HZB
Das Helmholtz-Zentrum Berlin baut einen APPLE II Undulator für die Synchrotron-Lichtquelle SESAME in Jordanien. Der Undulator wird an der Helmholtz- SESAME-Beamline (HESEB) eingesetzt, die von fünf Helmholtz-Zentren an SESAME aufgebaut wird. Die Helmholtz-Gemeinschaft investiert 3,5 Millionen Euro in das Projekt, das von DESY koordiniert wird.
SESAME steht für “Synchrotron-light for Experimental Science and Applications in the Middle East” und stellt brillantes Röntgenlicht für die Forschung zur Verfügung. Die Synchrotronstrahlungsquelle der dritten Generation wurde 2017 in Betrieb genommen. Ägypten, Iran, Israel, Jordanien, Pakistan, die palästinensischen Autonomiegebiete, die Türkei und Zypern kooperieren für dieses einzigartige Projekt, um Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus dem Nahen Osten Zugang zu einem der vielseitigsten Werkzeuge der Forschung zu gewährleisten. Bisher gibt es vier Strahlrohre an SESAME.
Neue Beamline für weiches Röntgenlicht
Nun wird SESAME ein fünftes Strahlrohr erhalten. Es soll „weiches“ Röntgenlicht im Energiebereich zwischen 70 eV und 1800 eV erzeugen. Dieses Röntgenlicht eignet sich besonders dafür, Oberflächen und Grenzflächen von unterschiedlichen Materialien zu untersuchen, bestimmte chemische und elektronische Prozesse zu beobachten oder Kulturschätze zerstörungsfrei zu analysieren. Das neue Strahlrohr wird als Helmholtz-SESAME Beamline (HESEB) von den Helmholtz-Zentren DESY (Federführung), Forschungszentrum Jülich, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) sowie Karlsruher Institut für Technologie (KIT) aufgebaut.
Der Undulator kommt vom HZB
Das Team um Dr. Johannes Bahrdt am HZB hat die Aufgabe übernommen, einen Undulator für das neue Strahlrohr zu konstruieren und in Betrieb zu nehmen. Undulatoren bestehen aus zwei sich gegenüberstehenden Anordnungen von Magneten, die die ultraschnellen Elektronenpakete zu einer wellenartigen Bewegung zwingen. Dabei geben die Elektronenpakete an jedem Umkehrpunkt der Welle Licht ab, das sich gegenseitig verstärkt, so dass ein laserartiger Strahl entsteht: das Synchrotronlicht. Johannes Bahrdt hat bereits mehrere Undulator-Typen entwickelt, darunter auch den APPLE II UE56-Undulator, der an BESSY II seit bald 20 Jahren sehr erfolgreich eingesetzt wird. Der APPLE II UE56 Doppelundulator erzeugt brillantes Licht mit variabler Polarisation, mit dem sich zum Beispiel magnetische Nanostrukturen untersuchen lassen. Für SESAME wird nun ein UE56-Modul komplett umgebaut, mit neuen Magneten versehen und auf den neuesten Stand der Technik gebracht. Dabei wird das Undulator-Team die Kollegen an SESAME ausbilden und später über eine Fernwartung unterstützen.
HZB und SESAME
Mit dem HZB verbindet SESAME eine lange Vorgeschichte: Denn im Herzen von SESAME stecken auch einige Beschleuniger-Komponenten aus BESSY I, der Vorgängerquelle von BESSY II, die 1998 abgebaut wurde. Die Helmholtz-Gemeinschaft fördert die Helmholtz-SESAME-Beamline mit insgesamt 3,5 Millionen Euro. Das Projekt startet Anfang 2019 und soll in vier Jahren abgeschlossen werden.
- 3D-Magnetfeld-Experiment an BESSY II bringt Spintronik voran(Fe0.63Ni0.3Pd0.07)3P oder kurz FNPP ist ein magnetisches Material, das auch schon bei Raumtemperatur komplexe magnetische Strukturen zeigt. Das macht das Material für die Spintronik interessant, die Datenverarbeitung mit deutlich weniger Energieeinsatz ermöglichen würde, zum Beispiel neuartige Datenspeicher. Allerdings müsste es dafür gelingen, die gewünschten Strukturen kontrolliert zu erzeugen und zu verändern, und das ist bisher noch eine Herausforderung. Eine neue Studie unter Federführung des HZB ist hier nun einen Schritt vorangekommen. Mit einem weltweit einzigartigen Instrument, dem VEKMAG an BESSY II, zeigten sie, dass ein sehr kleines äußeres Magnetfeld in der Ebene der Strukturen ausreicht, um diese zu verändern.
- Grüner Wasserstoff: Ultradünne Nickeloxidschichten erweisen sich als überlegenUltradünne Nickeloxid-Beschichtungen können die Leistung von Wasserelektrolyseuren mit Anionenaustauschmembran (AEM) deutlich verbessern. Dies hat ein Team um Dr. Michelle Browne nachgewiesen: Eine nur 10 Nanometer dicke Nickeloxidschicht übertrifft dabei die Leistung von herkömmlichen Nickeloxid-Pulverelektroden, benötigt dabei jedoch weniger als 1 % des Katalysatormaterials. Die Studie ist im „Journal of Materials Chemistry A“ veröffentlicht.
- BESSY II: Aufgedampfte Perowskit-Schichten in Tandem-Solarzellen verbessertPerowskit-Silizium-Tandem-Solarzellen erzielen deutlich höhere Wirkungsgrade als reine Silizium-Solarzellen. Ein besonders attraktives Verfahren, um diese Tandem-Solarzellen zu produzieren, ist die Co-Verdampfung der Perowskit-Vorläufermoleküle auf die Silizium-Teilzelle. Ein Team am HZB hat nun das Schichtwachstum auf Nanometerskala an BESSY II analysiert und einen neuen Weg gefunden, die Qualität der Perowskit-Schicht zu verbessern: Das Einbringen einer dünnen Keimschicht aus Cäsiumchlorid zwischen die beiden Teilzellen fördert ein gleichmäßiges Perowskit-Wachstum und unterdrückt die Bildung von unerwünschtem Bleijodid an der Grenzfläche.