Modernisierung der Röntgenquelle BESSY II
Antje Vollmer ist BESSY II-Sprecherin und Projektleiterin von BESSY II+ Projekt: „BESSY II stellt sich den wissenschaftlichen und gesellschaftlichen Herausforderungen. Das positive Feedback der Nutzerinnen und Nutzer bestärkt uns darin!“ © HZB/M. Setzpfandt
Die 16. Edition des BESSY@HZB Nutzertreffens findet am 11.+12. Dezember 2024 in Berlin-Adlershof statt. 400 Teilnehmende tauschen sich über die Forschung an BESSY II aus. Dieses Jahr ist Rumänien das Ehrengastland. © HZB/M. Setzpfandt
Im Fokus des Nutzertreffens 2024: Das Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) stellt das Upgrade-Programm BESSY II+ vor. Es ermöglicht, die Weltklasse-Forschung an BESSY II weiter auszubauen und neue Konzepte im Hinblick auf die Nachfolgequelle BESSY III zu erproben.
Jedes Jahr im Dezember lädt das HZB die Nutzerinnen und Nutzer der Röntgenquelle BESSY II zum fachlichen Austausch nach Adlershof. Dabei werden Forschungshighlights des Jahres präsentiert und die Wünsche der Nutzergemeinschaft hinsichtlich zukünftiger Entwicklungen diskutiert.
„Wir sind mit BESSY II im 27. Betriebsjahr“, sagt Antje Vollmer, BESSY II-Sprecherin. „Die Erwartungen der Nutzer und Nutzerinnen haben sich über die vielen Jahre verändert. Sie wünschen sich zusätzliche Infrastruktur, Labore nahe der Messplätze und haben hohe Ansprüche an die Probenumgebung. Auch die Forschungsinteressen haben sich gewandelt. Wir sehen zum Beispiel ein starkes Interesse an Batterie-Forschung und Energieumwandlungsprozessen.“
Hier setzt das BESSY II+ Projekt an. Das Ziel: BESSY soll ein „Operando Synchrotron für die Energiewende“ werden.
Eine Brücke in die Zukunft: das BESSY II+ Projekt
BESSY II+ beinhaltet neue Experimentier-Möglichkeiten vor allem für Operando-Untersuchungen. Diese ermöglichen beispielsweise, Batterien oder Solarzellen „bei der Arbeit“ zuzuschauen. Neben den neuen „Operando“-Möglichkeiten fokussiert sich das BESSY II+ Projekt auch auf die beiden Themen „Modernisierung“ und „Nachhaltigkeit“. Bei der Nachhaltigkeit geht es unter anderem um die Nutzung der Abwärme der Experimentierhalle von BESSY II. Auch maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz werden in viele Prozesse verstärkt eingegliedert.
Förderung von BESSY II+
Im Rahmen des Modernisierungsprojekts hat das HZB eine zusätzliche Förderung des Ministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) bekommen. „Invest BESSY II+“ umfasst die wichtigsten Investitionen für das Projekt, das vom BMBF in Höhe von 17,45 Millionen Euro unterstützt wird. Diese Förderung sichert den Aufbau von neuen Infrastrukturen, wie zum Beispiel das Instrument SoTeXS, das steht für Soft-to-Tender-Röntgenspektroskopie. Damit wird ein umfassendes Konzept für operando, metrologische, multi-modale Experimente verfolgt, die für die Forschung an Batterien und Materialien für Energieanwendungen von großem Nutzen sein wird.
Antje Vollmer unterstreicht: „BESSY II stellt sich den wissenschaftlichen und gesellschaftlichen Herausforderungen. Das positive Feedback der Nutzerinnen und Nutzer bestärkt uns darin!“
- 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.
- Umweltchemie an BESSY II: Radikale in GewässernWie entstehen in wässrigen Lösungen unter UV-Licht so genannte Radikale? Diese Frage spielt sowohl für die Gesundheitsforschung als auch für den Umweltschutz eine wichtige Rolle, beispielsweise im Zusammenhang mit der Überdüngung von Gewässern durch die Landwirtschaft. Ein Team hat nun an BESSY II eine neue Methode etabliert, um Hydroxyl-Radikale in Lösung zu untersuchen. Mit einem Trick konnten sie überraschende Einblicke in den Reaktionspfad gewinnen.