LEAPS – Europas Lichtquellen entwickeln sich gemeinsam weiter für die Spitzenforschung
Für das HZB mit der Lichtquelle BESSY II nahm Prof. Bernd Rech an dem LEAPS-Treffen teil.
Die Aufnahme zeigt die Direktorinnen und Direktoren der an LEAPS beteiligten Lichtquellen. Bild. Diamond Light Source
In Brüssel hat sich ein neuer strategischer Zusammenschluss der europäischen Forschungslichtquellen gegründet. Ziel des LEAPS-Konsortiums (League of European Accelerator-based Photon Sources) ist es, die europäische Kooperation dieser „Supermikroskope“ auf eine neue Ebene zu heben, um mit der geballten wissenschaftlichen Exzellenz globale Herausforderungen zu lösen sowie die europäische Wettbewerbsfähigkeit und Integration zu stärken. Vertreter von 16 Institutionen legten dazu im Beisein des Generaldirektors für Forschung und Innovation der Europäischen Union, Robert-Jan Smits, eine gemeinsame Erklärung vor.
„Licht aus Teilchenbeschleunigern spielt heute für Untersuchungen in nahezu jedem naturwissenschaftlichen Bereich eine entscheidende Rolle – von Physik, Chemie und Biologie über Energie, Medizin und Verkehr bis hin zu kulturgeschichtlichen Studien“, sagt Prof. Helmut Dosch, DESY-Direktor und Vorsitzender des Konsortiums. „Bisher wurden die Lichtquellen in den verschiedenen Ländern im Wesentlichen unabhängig voneinander entwickelt und betrieben. Doch sie haben eine Menge gemeinsam, denn die meisten ihrer wissenschaftlichen Zielsetzungen sind sehr ähnlich.“
„Am Helmholtz-Zentrum Berlin betreiben wir mit BESSY II eine Synchrotronlichtquelle, die auf den weichen Röntgenbereich spezialisiert ist“, erklärt Prof. Bernd Rech, der das HZB kommissarisch leitet. „Damit sind wir bewusst komplementär zu anderen Synchrotronquellen in Deutschland und Europa, die vorwiegend harte Röntgenstrahlung erzeugen.“
Mit weicher Röntgenstrahlung lassen sich empfindliche Prozesse an Oberflächen und Grenzflächen von Dünnschichtmaterialien untersuchen und chemische Bindungen analysieren. Auch feinste magnetische Strukturen innerhalb von dünnen Schichten können sichtbar gemacht werden. Schwerpunkte der Forschung an BESSY II sind Energiematerialien, von Solarzellen der nächsten Generation über katalytische Systeme bis hin zu magnetischen Materialien für neue, energieeffiziente Informationstechnologien.
„Das HZB engagiert sich mit voller Überzeugung in LEAPS. Indem wir eng zusammenarbeiten, auch bei der Weiterentwicklung von beschleunigerbasierten Lichtquellen, können wir in Europa die besten Bedingungen für die Forschung mit Licht schaffen“, sagt Rech. Auch die Zukunftsprojekte am HZB zur Weiterentwicklung von BESSY II, nämlich BESSY VSR und BERLinPro sind auf die europäische Forschungslandschaft abgestimmt.
Die neue Form der Zusammenarbeit zwischen den beteiligten Einrichtungen soll sicherstellen, dass die großen europäischen Forschungsinfrastrukturen künftig noch effizienter genutzt werden und dass große wissenschaftliche und technologische Herausforderungen gemeinsam angegangen werden.
In LEAPS haben sich 16 Institutionen aus zehn europäischen Ländern zusammengeschlossen, die einer Gemeinschaft von mehr als 24 000 Forscherinnen und Forschern mit einem breit gefächerten Themenspektrum dienen. Davon profitieren nicht nur Grundlagen- und anwendungsorientiere Forschung, sondern auch die industrielle Forschung an beschleunigerbasierten Lichtquellen.
- Grüner Wasserstoff: Käfigstruktur verwandelt sich in effizienten KatalysatorClathrate zeichnen sich durch eine komplexe Käfigstruktur aus, die auch Platz für Gast-Ionen bietet. Nun hat ein Team erstmals untersucht, wie gut sich Clathrate als Katalysatoren für die elektrolytische Wasserstoffproduktion eignen. Das Ergebnis: Effizienz und Robustheit sind sogar besser als bei den aktuell genutzten Nickel-basierten Katalysatoren. Dafür fanden sie auch eine Begründung. Messungen an BESSY II zeigten, dass sich die Proben während der katalytischen Reaktion strukturell verändern: Aus der dreidimensionalen Käfigstruktur bilden sich ultradünne Nanoblätter, die maximalen Kontakt zu aktiven Katalysezentren ermöglichen. Die Studie ist in „Angewandte Chemie“ publiziert.
- Solarzellen auf Mondglas für eine zukünftige Basis auf dem MondZukünftige Mondsiedlungen werden Energie benötigen, die Photovoltaik liefern könnte. Material in den Weltraum zu bringen, ist jedoch teuer – ein Kilogramm zum Mond zu transportieren, kostet eine Million Euro. Doch auch auf dem Mond gibt es Ressourcen, die sich nutzen lassen. Ein Forschungsteam um Dr. Felix Lang, Universität Potsdam, und Dr. Stefan Linke, Technische Universität Berlin, haben nun das benötigte Glas aus „Mondstaub“ (Regolith) hergestellt und mit Perowskit beschichtet. Damit ließe sich bis zu 99 Prozent des Gewichts einsparen, um auf dem Mond PV-Module zu produzieren. Die Strahlenhärte konnte das Team am Protonenbeschleuniger des HZB getestet.
- Optische Innovationen für Solarmodule – Was bringt den Ausbau am meisten voran?Im Jahr 2023 erzeugten Photovoltaikanlagen weltweit mehr als 5% der elektrischen Energie und die installierte Leistung verdoppelt sich alle zwei bis drei Jahre. Optische Technologien können die Effizienz von Solarmodulen weiter steigern und neue Einsatzbereiche erschließen, etwa in Form von ästhetisch ansprechenden, farbigen Solarmodulen für Fassaden. Nun geben 27 Fachleute einen umfassenden Überblick über den Stand der Forschung und eine Einschätzung, welche Innovationen besonders zielführend sind. Der Bericht, der auch für Entscheidungsträger*innen in der Forschungsförderung interessant ist, wurde von Prof. Christiane Becker und Dr. Klaus Jäger aus dem HZB koordiniert.