Nutzerforschung an BESSY II: Bildung eines 2D metastabilen Oxids in reaktiven Umgebungen
Darstellung der beschriebenen, auf AgCu in oxidierenden Umgebungen gebildeten CuxOy-Struktur. © (2020) ACS Publishing
In vielen Anwendungen der Katalyse, bei chemischen Sensoren, Brennstoffzellen und Elektroden spielt das chemische Verhalten von Festkörperoberflächen eine wichtige Rolle. Ein Forscherteam des Max-Planck-Instituts für chemische Energiekonversion hat an der Synchrotronstrahlungsquelle BESSY II nun ein wichtiges Phänomen beschrieben, das auftreten kann, wenn Metalllegierungen reaktiven Umgebungen ausgesetzt werden.
Befinden sich Metalllegierungen in reaktiven Umgebungen, so können sich 2D metastabile Oxide auf ihren Oberflächen bilden. Solche Oxide weisen chemische und elektronische Eigenschaften auf, die sich von denen ihrer Volumen-Pendants deutlich unterscheiden können. Aufgrund ihrer Metastabilität ist ihre Existenz auch mittels theoretischer Methoden oft schwer vorhersehbar.
In der Publikation stellen die Forscher die Ergebnisse einer ausführlichen Untersuchung eines solchen Oxids vor. Die Untersuchungen wurden mittels der In-situ-Photonelektronenspektroskopie an der ISISS Beamline und der UE49-PGM Beamline an BESSY II durchgeführt. Damit bestätigen die Forscher die Existenz von 2D metastabilen Oxiden, die zuvor mit theoretischen Berechnungen vorausgesagt wurde. Die Forschungsergebnisse tragen zum besseren Verständnis der Komplexität von festen Oberflächen in reaktiven Umgebungen bei. Sie sind kürzlich in der Fachzeitschrift ACS Materials & Interfaces veröffentlicht worden.
Die interdisziplinäre Forschungsarbeit geht aus einer Kollaboration zwischen dem Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion, dem Max-Planck-Institut für Eisenforschung, dem Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft, dem Helmholtz Zentrum Berlin und dem Italian Reaseach Council Insitute of Materials (CNR-IOM) hervor.
- Nanosilber als Elektrokatalysator für die CO₂-VerwertungDurch Elektrolyse lässt sich CO2 zu CO reduzieren, einem Ausgangsstoff für weitere chemische Produkte wie beispielsweise Kraftstoffe. Im Rahmen des GreenQUEST-Projekts hat ein internationales Team um den HZB-Chemiker Prashanth Menezes Katalysatorschichten aus Silbernanopartikeln systematisch untersucht und dabei sowohl die Partikelgröße als auch deren Dichte variiert. Die beste Ausbeute wurde mit Nanopartikeln mit Durchmessern von etwa 10 nm erzielt, die locker verteilt waren. Darüber hinaus zeigten sie, wie sich die Wirtschaftlichkeit der elektrochemischen Zelle durch eine zusätzliche chemische Reaktion an der Anode verbessern lässt, indem gleichzeitig wertvolle Ameisensäure, Wasserstoff und CO erzeugt wird.
- 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.
- Gemeinsame Power statt doppelter Strukturen:Die Berliner Wissenschaft treibt ihre Forschungsexzellenz durch den Aufbau einer leistungsfähigen, institutionenübergreifend nutzbaren Daten- und KI-Infrastruktur weiter voran. Mit einer am 18. September 2026 unterzeichneten gemeinsamen Vereinbarung ebnen die Berlin University Alliance (BUA), das Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und das Zuse-Institut Berlin (ZIB) den Weg für ein gemeinsames Data-Science- und KI-Zentrum in Berlin-Dahlem und Adlershof.