IRIS-Beamline an BESSY II mit Nanomikroskopie erweitert
Infrarotabbildung des Nucleolus im Zellkern einer Fibroblastenzelle. Der Skalenstrich entspricht 500 Nanometern. © HZB
Die Infrarot-Beamline IRIS am Speicherring BESSY II bietet nun eine vierte Option, um Materialien, Zellen und sogar Moleküle auf verschiedenen Längenskalen zu charakterisieren. Das Team hat die IRIS-Beamline mit einer Endstation für Nanospektroskopie und Nanoimaging erweitert, die räumliche Auflösungen bis unter 30 Nanometer ermöglicht. Das Instrument steht auch externen Nutzergruppen zur Verfügung.
Die Infrarot Beamline IRIS am Speicherring BESSY II ist die einzige Infrarot-Beamline in Deutschland, die auch externen Nutzergruppen zur Verfügung steht und ist entsprechend stark nachgefragt. Dr. Ulrich Schade, der für die Beamline verantwortlich ist, entwickelt die Instrumente gemeinsam mit seinem Team weiter, um einzigartige, hochmoderne IR-Spektroskopie-Experimentiertechniken zu ermöglichen.
Im Rahmen eines kürzlich durchgeführten größeren Upgrades der Beamline errichtete das Team zusammen mit dem Institut für Chemie der HUB ein zusätzliches Infrarot-Nahfeldmikroskop (scattering-type scanning near-field optical microscope).
„Mit dem Nanoskop können wir Strukturen kleiner als ein Tausendstel des Haardurchmessers auflösen und kommen somit in Bereiche der innersten Strukturen von zum Beispiel biologischen Systemen, Katalysatoren, Polymeren und Quantenmaterialien“, sagt Dr. Alexander Veber, der diese Erweiterung durchgeführt hat.
Die neue Nanospektroskopie-Endstation basiert auf einem optischen Rastermikroskop und ermöglicht Bildgebung und Spektroskopie mit Infrarotlicht mit einer räumlichen Auflösung von mehr als 30 nm. Um die Leistungsfähigkeit der neuen Endstation zu demonstrieren, untersuchte Veber einzelne Zellulose-Mikrofibrillen und bildete Zellstrukturen ab. Alle Endstationen sind für nationale und internationale Nutzergruppen verfügbar.
Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung [grant No. project 05K19KH1 (SyMS)]; Germany's Excellence Strategy (grant No. EXC 2008-390540038 – UniSysCat).
- Wie sich Nanokatalysatoren während der Katalyse verändernMit der Kombination aus Spektromikroskopie an BESSY II und mikroskopischen Analysen am NanoLab von DESY gelang es einem Team, neue Einblicke in das chemische Verhalten von Nanokatalysatoren während der Katalyse zu gewinnen. Die Nanopartikel bestanden aus einem Platin-Kern mit einer Rhodium-Schale. Diese Konfiguration ermöglicht es, strukturelle Änderungen beispielsweise in Rhodium-Platin-Katalysatoren für die Emissionskontrolle besser zu verstehen. Die Ergebnisse zeigen, dass Rhodium in der Schale unter typischen katalytischen Bedingungen teilweise ins Innere der Nanopartikel diffundieren kann. Dabei verbleibt jedoch der größte Teil an der Oberfläche und oxidiert. Dieser Prozess ist stark von der Oberflächenorientierung der Nanopartikelfacetten abhängig.
- Metalloxide: Wie Lichtpulse Elektronen in Bewegung setzenMetalloxide kommen in der Natur reichlich vor und spielen eine zentrale Rolle in Technologien wie der Photokatalyse und der Photovoltaik. In den meisten Metalloxiden ist jedoch aufgrund der starken Abstoßung zwischen Elektronen benachbarter Metallatome die elektrische Leitfähigkeit sehr gering. Ein Team am HZB hat nun zusammen mit Partnerinstitutionen gezeigt, dass Lichtimpulse diese Abstoßungskräfte vorübergehend schwächen können. Dadurch sinkt die Energie, die für die Elektronenbeweglichkeit erforderlich ist, so dass ein metallähnliches Verhalten entsteht. Diese Entdeckung bietet eine neue Möglichkeit, Materialeigenschaften mit Licht zu manipulieren, und birgt ein hohes Potenzial für effizientere lichtbasierte Bauelemente.
- Schlüsseltechnologie für eine Zukunft ohne fossile EnergieträgerIm Juni und Juli 2025 verbrachte der Katalyseforscher Nico Fischer Zeit am HZB. Es war sein „Sabbatical“, für einige Monate war er von seinen Pflichten als Direktor des Katalyse-Instituts in Cape Town entbunden und konnte sich nur der Forschung widmen. Mit dem HZB arbeitet sein Institut an zwei Projekten, die mit Hilfe von neuartigen Katalysatortechnologien umweltfreundliche Alternativen erschließen sollen. Mit ihm sprach Antonia Rötger.