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.
- 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.
- BESSY II nimmt Betrieb nach Wartungspause wieder aufNach einer vierwöchigen Wartungspause ist der BESSY II-Beschleunigerkomplex seit Montag, 7. September 2026 wieder in Betrieb. BESSY II wird am 22. September den vollen Nutzerbetrieb wieder aufnehmen.