Ein Blick in die Experimentierhalle von BESSY II in Adlershof.
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40 Jahre Forschen mit Synchrotron-Licht in Berlin
So sieht die Synchrotronstrahlungsquelle BESSY II von außen aus. Es ist ein riesiges (240 m Umfang) ringförmiges Gebäude.
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Die Forschenden arbeiten an fast 50 Messplätze in der BESSY II Experimentierhalle.
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Und so sah das Forschen vor zirka 40 Jahren bei BESSY I aus.
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Die erste Synchrotronstrahlungsquelle wurde von 1979-1981 gebaut und wurde 1982 in Betrieb genommen.
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BESSY I stand in Wilmersdorf und brachte viele internationale Forschende nach Berlin. Nach 16 Jahren wurde die Anlage von BESSY II abgelöst.
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Presseinformation _ Berlin, 14. September 2022: Die Wissenschaft ist seit Jahrzehnten ein wichtiger Treiber für Innovation und Fortschritt in der Hauptstadtregion. Kreative, talentierte Menschen aus der ganzen Welt kommen zusammen und bringen neue Ideen voran, von denen wir als Gesellschaft profitieren. Viele Entdeckungen – von grundlegenden Erkenntnissen bis zum fertigen Produkt – beruhen auf der Forschung mit Synchrotron-Licht. Seit 40 Jahren haben Forscher*innen in Berlin Zugang zu diesem intensiven Licht. Dies beflügelt viele Wissenschaftsdisziplinen und ist ein Standortvorteil für Deutschland.
Im September 1982 ging in Berlin-Wilmersdorf der erste Elektronenspeicherring unter dem Namen BESSY (Berliner Elektronenspeicherring-Gesellschaft für Synchrotronstrahlung) offiziell in Betrieb. Um das begehrte Synchrotron-Licht zu erzeugen, werden Elektronen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit im Kreis beschleunigt. Dabei geben sie das besondere Licht ab, mit denen Wissenschaftler*innen ihre Proben durchleuchten. Auf diesem Prinzip basiert auch die Nachfolge-Anlage BESSY II, die 1998 in Berlin-Adlershof ihren ersten Lichtstrahl erzeugte und vom Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) betrieben wird. Heute verzeichnet die Anlage jährlich zirka 2700 Besuche von Gastforschenden aus der ganzen Welt. Im September 2023 feiert sie ihr 25-jähriges Bestehen.
Energieforschung ist die treibende Kraft
Seit dem ersten Strahl haben sich die Forschungsmöglichkeiten mit Synchrotron-Licht deutlich erweitert. Heute spielen Experimente, in denen Materialien für eine energieeffiziente Energieversorgung erforscht werden, die wichtigste Rolle. Zum Beispiel entwickeln Forscher*innen an BESSY II Solarzellen oder Materialien für leistungsfähige Batterien. Im Fokus stehen auch neue Dünnschicht-Katalysatoren für die Erzeugung von grünem Wasserstoff, die mit dem Licht von BESSY II untersucht werden. Darüber hinaus eignen sich Materialien für energiesparende Informationstechnologien perfekt, um sie mit Synchrotron-Licht zu erforschen.
Synchrotron-Licht zieht Talente an und ist Quelle der Inspiration
In den letzten 40 Jahren haben sich die gesellschaftlichen Herausforderungen stark geändert. Deshalb werden die Untersuchungsmöglichkeiten an BESSY II stets angepasst und erweitert. Dies erfolgt seit jeher in engem Schulterschuss mit den Partnern und Nutzer*innen aus der ganzen Welt. Das Synchrotron-Licht ist dabei eine Quelle der Inspiration und bringt Menschen ganz unterschiedlicher Disziplinen zusammen.
„Interessante experimentelle Möglichkeiten ziehen kreative Talente an, beschleunigen Themen und Forschungscommunities. Dies können wir aktuell bei der Katalyseforschung beobachten. Das Synchrotron-Licht ist entscheidend, um industrierelevante Katalysatoren „made in Berlin“ für die grüne Wasserstoffwirtschaft zu entwickeln“, sagt der wissenschaftliche Geschäftsführer des HZB, Prof. Bernd Rech.
40 Jahre Beschleuniger-Know-how in Berlin
Der Betrieb des BESSY II-Beschleunigers ist hochkomplex. Berlin und dem HZB ist es gelungen, seit Jahrzehnten die notwendigen technischen und wissenschaftlichen Expert*innen auszubilden und zu halten. Damit Deutschland und die Welt weiterhin vom Synchrotron-Licht über das nächste Jahrzehnt hinaus profitieren, arbeiten die Beschleuniger-Spezialisten des HZB zusammen mit Partnern intensiv am Konzept für eine Nachfolge-Quelle BESSY III.
Besuche für Medienvertreter*innen
Wir laden Vertreter*innen der Medien herzlich ein, den Beschleuniger BESSY II zu besuchen und vermitteln gern Expert*innen zu den Themen:
- Energiewende & Ausbau der Photovoltaik
- Katalysatoren zur Erzeugung von grünem Wasserstoff
- Leistungsfähige, langlebige Batterien und Energiespeicher
- Beschleunigerforschung und -entwicklung
- Quantenmaterialien
- Lebenswissenschaften / Forschung zu Corona
- BESSY II: Eingebauter Sauerstoff verkürzt die Lebensdauer von FeststoffbatterienFeststoffbatterien sind sicher und leistungstark, aber ihre Kapazität nimmt zurzeit noch rasch ab. Ein Team der TU Wien, der Humboldt-Universität zu Berlin und des HZB hat nun eine TiS₂|Li₃YCl₆-Halbzelle an BESSY II analysiert. Dafür nutzte das Team eine spezielle Probenumgebung, die eine zerstörungsfreie Untersuchung unter realen Betriebsbedingungen ermöglicht. Durch die Kombination von Weich- und Hart-Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS und HAXPES) konnte ein neuer Degradationsmechanismus identifiziert werden. Dabei spielte das Element Sauerstoff eine besondere Rolle. Die Studie liefert wertvolle Einblicke, um Design und Fertigung von Feststoffbatterien zu verbessern.
- Spintronik an BESSY II: Echtzeit-Analyse von magnetischen DoppelschichtsystemenSpintronische Bauelemente ermöglichen Datenverarbeitung mit deutlich weniger Energieverbrauch. Sie basieren auf der Wechselwirkung zwischen ferromagnetischen und antiferromagnetischen Schichten. Nun ist es einem Team von Freier Universität Berlin, HZB und Universität Uppsala gelungen, für jede Schicht separat zu verfolgen, wie sich die magnetische Ordnung verändert, nachdem ein kurzer Laserpuls das System angeregt hat. Dabei konnten sie auch die Hauptursache identifizieren, die für den Verlust der antiferromagnetischen Ordnung in der Oxidschicht sorgt: Die Anregung wird von den heißen Elektronen im ferromagnetischen Metall zu den Spins im Antiferromagneten transportiert.
- Elektrokatalysatoren: Ladungstrennung an der Fest-Flüssig-Grenzfläche modelliertWasserstoff spielt für die Wende hin zur CO₂-Neutralität eine entscheidende Rolle, sowohl als Energieträger als auch als Ausgangsstoff für die grüne Chemie. Die großtechnische Erzeugung von Wasserstoff durch Elektrolyse sowie vieler anderer chemischer Produkte erfordert jedoch deutlich kostengünstigere und effizientere Katalysatoren. Um Elektrokatalysatoren gezielt zu verbessern, ist es von großem Nutzen, die elektrochemischen Prozesse genau zu verstehen, die an der Grenzfläche zwischen dem festen Katalysator und dem flüssigen Medium ablaufen. Ein europäisches Team hat In der Fachzeitschrift Nature Communications ein leistungsfähiges Modell vorgestellt, das die Ladungstrennung an der Grenzfläche, die Bildung der elektrischen Doppelschicht sowie deren Einfluss auf die katalytische Aktivität hervorragend beschreibt.