7,4 Millionen Euro aus dem EFRE-Fonds: HZB baut neues Anwendungslabor für die Entwicklung supraleitender Beschleunigerkomponenten auf
Das Anwendungslabor SupraLab@HZB wird mit Mitteln aus dem EFRE-Fonds gefördert.
Vertikal-Teststand für supraleitende Kavitäten im SupraLab@HZB. Die Forscherinnen und Forscher wollen im neuen Anwendungslabor nicht nur Kavitäten, sondern auch einbaufähige Module entwickeln.
Das Helmholtz-Zentrum Berlin erhält 7,4 Millionen Euro aus dem Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE). Mit dem Geld wird das Anwendungslabor „SupraLab@HZB“ zur Weiterentwicklung von supraleitenden Hochstrom-Kavitäten aufgebaut. Solche Komponenten werden für den Betrieb von neuartigen, leistungsfähigen Synchrotronquellen der nächsten Generation benötigt. Das Labor wird auch komplexe Testvorrichtungen für supraleitende Komponenten bereitstellen, die Unternehmen und Forschungsinstitute der Region nutzen können.
„Wir freuen uns sehr über die Förderung aus dem EFRE-Fonds und danken insbesondere dem Land Berlin für die Unterstützung unseres Antrags. Mit dem SupraLab@HZB werden wir Meilensteine in der Entwicklung einer zukunftsweisenden Beschleunigertechnologie erreichen. Der Aufbau des Applikationslabors schafft Know-how für zukünftige Beschleuniger und neuartige Lichtquellen. Die Entwicklung dieser Schlüsseltechnologie bietet für den Forschungs- und Industriestandort Berlin auch wirtschaftlich attraktive Möglichkeiten“, sagt Prof. Dr. Anke Kaysser-Pyzalla, wissenschaftliche Geschäftsführerin des HZB.
Beim Aufbau des neuen Applikationslabors bringt das HZB seine international anerkannte Expertise bei der Entwicklung von Dauerstrich (CW, continuous wave)-supraleitenden Beschleunigerkomponenten ein. „Der Vorteil dieser CW-supraleitenden Kavitäten ist, dass ein sehr hohes Beschleunigungsfeld dauerhaft anliegt und gleichzeitig die Freiheit besteht, die Geometrie für Hochstrombetrieb zu optimieren. Dadurch kann nicht nur ein hoher Elektronenstrom beschleunigt werden, sondern auch die Zeitstruktur (Pulsfolge) des Stroms ist nahezu frei wählbar. Mit der EFRE-Förderung haben wir nun die Möglichkeit, diese Technologie substanziell weiterzuentwickeln, bis sie in Lichtquellen einsatzfähig ist“, sagt Prof. Dr. Jens Knobloch, Leiter des HZB-Instituts „SRF-Wissenschaft und Technologie“ (ISRF), das die wissenschaftlich-technische Leitung für das SupraLab übernommen hat.
Diese Technologie wollen die HZB-Forscherinnen und Forscher beim Ausbau von BESSY II zu einem variablen Pulslängenspeicherring BESSY VSR nutzen. Erstmalig sollen dabei supraleitende Hochstrom-Kavitäten eingesetzt werden, um gleichzeitig lange und sehr kurze Elektronenpulse (im Bereich von einer Pikosekunde) von hoher Brillanz in einem Speicherring zu erzeugen. Von der flexibel wählbaren Pulslänge werden viele Forschungsfragen profitieren. So lassen sich etwa Materialien für die Energieumwandlung oder für die künftige energieeffizientere Datenspeicherung (Spintronik) umfassender als bisher untersuchen und weiterentwickeln.
Im SupraLab@HZB wollen die Forscherinnen und Forscher nicht nur die Kavitäten, sondern komplette, einbaufähige Module entwickeln und qualifizieren. Die Entwicklung dieser supraleitenden Module ist jedoch mit einem erheblichen technischen Aufwand verbunden. Deshalb wird im SupraLab@HZB eine komplexe Infrastruktur zum Testen der Kavitäten und Systeme aufgebaut. Unter anderem sind Investitionen in die Kryo-Anlage und in Hochfrequenzsendeanlagen geplant. Nach Fertigstellung soll das Applikationslabor den Technologietransfer und die Zusammenarbeit mit regionalen und nationalen Unternehmen nachhaltig fördern.
Das Projekt wird seit 1. Januar 2017 aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung gefördert und läuft bis Ende 2019. Das Helmholtz-Zentrum Berlin trägt einen Eigenanteil in gleicher Höhe.
Videos: BESSY VSR und die Herausforderungen
- Über das Projekt BESSY VSR
- über das zugrundeliegende Prinzip von BESSY VSR und das Problem
Webseite zum Zukunftsprojekt: BESSY VSR - variabler Pulslängenspeicherring
- Schriftrollen aus buddhistischem Schrein an BESSY II virtuell entrolltIn der mongolischen Sammlung des Ethnologischen Museums der Staatlichen Museen zu Berlin befindet sich ein einzigartiger Gungervaa-Schrein. Der Schrein enthält auch drei kleine Röllchen aus eng gewickelten langen Streifen, die in Seide gewickelt und verklebt sind. Ein Team am HZB konnte die Schrift auf den Streifen teilweise sichtbar machen, ohne die Röllchen durch Aufwickeln zu beschädigen. Mit 3D-Röntgentomographie erstellten sie eine Datenkopie des Röllchens und verwendeten im Anschluss ein mathematisches Verfahren, um den Streifen virtuell zu entrollen. Das Verfahren wird auch in der Batterieforschung angewandt.
- Langzeittest zeigt: Effizienz von Perowskit-Zellen schwankt mit der JahreszeitAuf dem Dach eines Forschungsgebäudes am Campus Adlershof läuft ein einzigartiger Langzeitversuch: Die unterschiedlichsten Solarzellen sind dort über Jahre Wind und Wetter ausgesetzt und werden dabei vermessen. Darunter sind auch Perowskit-Solarzellen. Sie zeichnen sich durch hohe Effizienz zu geringen Herstellungskosten aus. Das Team um Dr. Carolin Ulbrich und Dr. Mark Khenkin hat Messdaten aus vier Jahren ausgewertet und in der Fachzeitschrift Advanced Energy Materials vorgestellt. Dies ist die bislang längste Messreihe zu Perowskit-Zellen im Außeneinsatz. Eine Erkenntnis: Standard-Perowskit-Solarzellen funktionieren während der Sommersaison auch über mehrere Jahre sehr gut, lassen jedoch in der dunkleren Jahreszeit etwas nach. Die Arbeit ist ein wichtiger Beitrag, um das Verhalten von Perowskit-Solarzellen unter realen Bedingungen zu verstehen.
- Natrium-Ionen-Batterien: Neuer Speichermodus für KathodenmaterialienBatterien funktionieren, indem Ionen zwischen zwei chemisch unterschiedlichen Elektroden gespeichert und ausgetauscht werden. Dieser Prozess wird Interkalation genannt. Bei der Ko-Interkalation werden dagegen sowohl Ionen als auch Lösungsmittelmoleküle in den Elektrodenmaterialien gespeichert, was bisher als ungünstig galt. Ein internationales Team unter der Leitung von Philipp Adelhelm hat nun jedoch gezeigt, dass die Ko-Interkalation in Natrium-Ionen-Batterien mit den geeigneten Kathodenmaterialien funktionieren kann. Dieser Ansatz bietet neue Entwicklungsmöglichkeiten für Batterien mit hoher Effizienz und schnellen Ladefähigkeiten. Die Ergebnisse wurden in Nature Materials veröffentlicht.