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: Erster Film von Spinwellen im Nano-OszillatorSpin-Hall-Nano-Oszillatoren sind winzige Bauelemente auf Basis von ultradünnen CoFeB-Schichten. Sie wandeln Gleichstrom in Mikrowellensignale um und gelten als Option für eine besonders effiziente drahtlose Kommunikation oder für eine neue Technologie der Datenverarbeitung, die vom Gehirn inspiriert ist. Ein schwedisch-deutsches Team konnte nun an BESSY II zum ersten Mal die Magnetisierungsdynamik im Inneren eines solchen Spin-Hall-Nano-Oszillators abbilden, sozusagen filmen. Dazu nutzten sie die zeitaufgelöste Röntgen-Rastertransmissionsmikroskopie am MAXYMUS-Instrument. Die Abbildungen zeigen Merkmale von Spinwellen, die in den bisherigen indirekten Messverfahren nicht sichtbar waren. Die Studie ist in „Advanced Materials“ veröffentlicht.
- 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.