Neues Instrument an BESSY II startet in den Nutzerbetrieb
Das Russisch-Deutsche Labor betreibt eine Beamline an BESSY II. © HZB/Michael Setzpfandt
Ab der nächsten Strahlzeit steht der neue Messplatz auch anderen Nutzern zur Verfügung. © HZB/Michael Setzpfandt
Am 28. 10. 2019 wurde ein neues Instrument an die Nutzerschaft von BESSY II übergeben. Das Instrument wurde durch das Russisch-Deutsche Labor an BESSY II entwickelt. Monochromator und Apparatur für spin- und winkelaufgelöste Photoemission haben ihre Testphase erfolgreich absolviert und ermöglichen präzise Messungen der elektronischen Bandstruktur mit Spinauflösung von unterschiedlichen Materialklassen wie topologischen Isolatoren und magnetischen Sandwichstrukturen, aber auch von neuartigen Solarzellenmaterialien auf Perowskitbasis. Ebenso wurde ein Photoelektronenmikroskop entwickelt.
Das Russisch-Deutsche Labor existiert seit mehr als 15 Jahren bei BESSY II. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler betreiben seitdem ein eigenes Strahlrohr für Absorptionsspektroskopie und Photoelektronenspektroskopie. Nun haben sie zusätzlich zu dem Dipol-Strahlrohr auch einen leistungsstarken Messplatz für spin- und winkelaufgelöste Photoelektronenspektroskopie und Photoelektronenmikroskopie an einem Undulatorstrahlrohr aufgebaut. Dieser Messplatz ist in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Dresden und der Freien Universität Berlin entstanden; er wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit einer Million Euro finanziert. Von der kommenden Strahlzeit an steht dieser Messplatz nun auch russischen und deutschen Nutzerteams für Kooperationen zur Verfügung.
Internationaler Workshop
Prof. Eckart Rühl von der Freien Universität Berlin, Vorsitzender des Lenkungsausschusses des Labors, hebt die starke Verbundenheit mit den russischen Kollegen hervor: "Insbesondere mit dem Ziel, die russischen Forschergruppen mit den neuen Möglichkeiten des Instruments vertraut zu machen, haben wir die Eröffnung des neuen Instruments in einen internationalen Workshop eingebettet." Sieben Forscherinnen und 19 Forscher aus Russland, Deutschland, Spanien und Japan werden an zwei Tagen über ihre Ergebnisse berichten.
"Die Spin-Bahn-Wechselwirkung, also die Kopplung von magnetischer Ausrichtung und Bewegungsrichtung der Elektronen, hat sich in den vergangenen Jahren kontinuierlich zu einem zentralen Thema in der Physik der Festkörper entwickelt, insbesondere durch die neue Materialklasse der Topologischen Isolatoren, deren Entdeckung durch den Nobelpreis für Physik 2016 gewürdigt wurde", erklärt Prof. Oliver Rader vom Helmholtz-Zentrum Berlin, in dessen Abteilung das neue Instrument angesiedelt ist. "Das führte international zu stark steigender Nachfrage nach Experimenten, mithilfe derer der Spin direkt nachgewiesen werden kann." Auch das aktuelle Interesse an stabilen zweidimensionalen Festkörpern könnte dazu beitragen, denn in den letzten Jahren wurden neuartige zweidimensionale Magnete wie CrI3 entdeckt.
Empfang in der Russischen Botschaft
Welchen hohen Stellenwert dem Labor beigemessen wird, zeigt die Beteiligung der russischen Botschaft: Der Botschaftsrat im Referat für Bildungs-, Wissenschafts- und Technikfragen, Alexander Rusinov, sprach zum Auftakt und am Abend empfängt der Botschafter die Teilnehmerinnen und Teilnehmer.
Kooperationspartner:
Getragen wird die Kooperation von deutscher Seite von der Freien Universität Berlin, der Technischen Universität Dresden, der Technischen Universität Freiberg und dem Helmholtz-Zentrum Berlin sowie auf russischer Seite von der Staatlichen Universität St. Petersburg, dem Kurchatov Institut (Moskau), dem Ioffe Institut (St. Petersburg) und dem Shubnikov Institut für Kristallographie (Moskau).
- 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.
- 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.
- Wichtiger Schritt zum Nachweis von Fraktonen in QuantenspinflüssigkeitenNachdem allgemeinere Eichfeldtheorien die Existenz von Fraktonen in Quantenspinflüssigkeiten bereits vorhergesagt haben, ist es einem Team des HZB gelungen diese Quasiteilchen auch in einem Quanten-Festkörpermodell nachzuweisen.