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!“
- Poröse organische Struktur verbessert Lithium-Schwefel-BatterienEin neu entwickeltes Material kann die Kapazität und Stabilität von Lithium-Schwefel-Batterien deutlich verbessern. Es basiert auf Polymeren, die ein Gerüst mit offenen Poren bilden. In der Fachsprache werden sie radikale kationische kovalente organische Gerüste oder COFs genannt. In den Poren finden katalytisch beschleunigte Reaktionen statt, die Polysulfide einfangen, die ansonsten die Lebensdauer der Batterie verkürzen würden. Einige der experimentellen Analysen wurden an der BAMline an BESSY II durchgeführt. Prof. Yan Lu, HZB, und Prof. Arne Thomas, Technische Universität Berlin, haben diese Arbeit gemeinsam vorangetrieben.
- 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.
- 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.