Die Zukunft von BESSY
So könnte die Nachfolgequelle BESSY III in Zukunft aussehen. © Rendering: HZB
Ende Februar 2024 hat ein Team am HZB einen Artikel in Synchrotron Radiation News (SRN) veröffentlicht. Darin beschreibt es die nächsten Entwicklungsziele für die Röntgenquelle sowie das Upgrade Programm BESSY II+ und die Nachfolgequelle BESSY III.
Im Herbst 2023 feierte das HZB 25 Jahre Forschung an der Röntgenquelle BESSY II in Berlin-Adlershof. Um in den nächsten Jahrzehnten weiterhin Wissenschaftler*innen aus der ganzen Welt die besten Forschungsmöglichkeiten zu bieten, gilt es, eine Vision für BESSY II zu haben. Außerdem werden aktuell weltweit viele Röntgenquellen modernisiert oder gar neu gebaut.
Der Artikel „Material Discovery at BESSY” zeigt die Relevanz der Röntgenquelle BESSY für die Forschungsfragen der Zukunft. Das HZB-Team beschreibt die Ziele des Upgrade-Programmes BESSY II+. Dabei sollen unter anderem Operando Techniken ausgebaut werden, die von großem Nutzen sind, um Materialien für die Energiewende zu entwickeln.
BESSY II+ ist eine Brücke zwischen BESSY II und der Nachfolgequelle BESSY III, die Mitte der 2030er in Betrieb gehen soll. Sie soll die „Materialentdeckungsmaschine“ werden: eine Kombination aus der extrem hellen, weichen Röntgenquelle der 4. Generation, dem integrierten Forschungscampus in Berlin-Adlershof und den quantitativen Messmöglichkeiten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt.
Der Artikel wurde in Open Access in der Zeitschrift SRN, die sich auf Synchrotronforschung spezialisiert hat, veröffentlicht. Sie können ihn hier nachlesen (auf Englisch).
- Iridiumfreie Katalysatoren für die saure Wasserelektrolyse untersuchtWasserstoff wird künftig eine wichtige Rolle spielen, als Brennstoff und als Rohstoff für die Industrie. Um jedoch relevante Mengen an Wasserstoff zu produzieren, muss Wasserelektrolyse im Multi-Gigawatt-Maßstab machbar werden. Ein Engpass sind die benötigten Katalysatoren, insbesondere Iridium ist ein extrem seltenes Element. Eine internationale Kooperation hat daher Iridiumfreie Katalysatoren für die saure Wasserelektrolyse untersucht, die auf dem Element Kobalt basieren. Durch Untersuchungen, unter anderem am LiXEdrom an der Berliner Röntgenquelle BESSY II, konnten sie Prozesse bei der Wasserelektrolyse in einem Kobalt-Eisen-Blei-Oxid-Material als Anode aufklären. Die Studie ist in Nature Energy publiziert.
- MXene als „Rahmen“ für zweidimensionale Wasserfilme zeigt neue EigenschaftenEin internationales Team unter Leitung von Dr. Tristan Petit und Prof. Yury Gogotsi hat MXene mit eingeschlossenem Wasser und Ionen an der BESSY II untersucht. Dabei ging das Wasser mit steigender Temperatur vom Zustand als lokalisierte Eiskluster in einen quasi-zweidimensionalen Wasserfilm über. Das Team entdeckte dabei, dass diese strukturellen Veränderungen des eingeschlossenen Wassers im MXene einen reversiblen Phasenübergang bewirken: vom Metall zum Halbleiter. Dies könnte die Entwicklung neuartiger Bauelemente oder Sensoren auf Basis von MXenen ermöglichen.
- Lithium-Schwefel-Batterien mit wenig Elektrolyt: Problemzonen identifiziertMit einer zerstörungsfreien Methode hat ein Team am HZB erstmals Lithium-Schwefel-Batterien im praktischen Pouchzellenformat untersucht, die mit besonders wenig Elektrolyt-Flüssigkeit auskommen. Mit operando Neutronentomographie konnten sie in Echtzeit visualisieren, wie sich der flüssige Elektrolyt während des Ladens und Entladens über mehrere Schichten verteilt und die Elektroden benetzt. Diese Erkenntnisse liefern wertvolle Einblicke in die Mechanismen, die zum Versagen der Batterie führen können, und sind hilfreich für die Entwicklung kompakter Li-S-Batterien mit hoher Energiedichte.