Spot an – vor 10 Jahren ging die Synchrotronstrahlungsquelle BESSY II in Betrieb
Am 4. September 1998 nahmen der damalige Forschungsminister Jürgen Rüttgers, Berlins Regierender Bürgermeister Eberhard Diepgen und die beiden Geschäftsführer der BESSY GmbH, Eberhard Jaeschke und Wolfgang Gudat, die zu dem Zeitpunkt modernste Synchrotronstrahlungsquelle der Welt in Betrieb. .„BESSY II sollte ein Kristallisationskern für den neuen Wissenschaftsstandort Berlin-Adlershof werden“, erinnert sich Hermann Schunck, damals Mitglied im Aufsichtsrat bei BESSY, an die Planungsphase. Eine Strategie, die Erfolg zeigte.
Heute forschen am Elektronenspeicherring jährlich über 1300 Nutzer aus dem In- und Ausland an interdisziplinären Projekten aus Physik, Chemie, Biologie und Materialwissenschaften. Auf dem Campus Adlershof unterhält BESSY zahlreiche Kooperationen, die von der räumlichen Nähe profitieren. Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) und insgesamt vier Institute der Max-Planck-Gesellschaft haben bei BESSY eigene Experimentierplätze.
Die hohe Qualität der Strahlung, die bei BESSY II erzeugt wird, ermöglicht exzellente Experimentierbedingungen für die Spitzenforschung und industrielle Anwendungen. Entwickelt und geplant wurde die leistungsfähige Synchrotronstrahlungsquelle der dritten Generation als Nachfolger von BESSY I in Wilmersdorf, der ersten dedizierten Synchrotronstrahlungsquelle Deutschlands. Parallel zum Betrieb von BESSY I erfolgte 1993 der Baubeginn des neuen Rings in Adlershof.
Mit der Inbetriebnahme von BESSY II 1998 erweiterte sich auch das Spektrum der verfügbaren elektromagnetischen Strahlung. Der Energiebereich von BESSY II reicht von der Terahertz- bis zur harten Röntgenstrahlung. Dies eröffnete ein weites Feld an neuen Forschungsmöglichkeiten.
Mit der Erzeugung harter Röntgenstrahlung durch den Einbau supraleitender Magnetstrukturen waren nun Methoden verfügbar, die man vorher nur von anderen Synchrotronstrahlungsquellen kannte, beispielsweise Proteinkristallographie, Röntgentomographie, und Röntgenfluoreszenzanalyse. So können nun die Struktur von Proteinen und Werkstoffen bestimmt und zerstörungsfreie Materialanalysen (z.B. an Kunstobjekten) durchgeführt werden. Auch wird die Synchrotronstrahlung für die Fertigung mikrostrukturierter Bauteile genutzt.
Neue Akzente setzte BESSY II auch für den langwelligen Energiebereich: Begünstigt durch das besondere Design der „Maschine“, konnten die Wissenschaftler bei BESSY im Jahre 2003 als die Ersten weltweit kohärente Synchrotronstrahlung im Terahertz-Bereich erzeugen. Diese langwellige Strahlung bietet der Forschung an Hochtemperatur-Supraleitern und Dünnschicht-Solarzellen neue, unerwartete Perspektiven.
Die bei BESSY geleistete Weiterentwicklung der Synchrotrontechnologie zeitigt Ergebnisse, die auch international gefragt sind. So stammt das Design des kürzlich eingeweihten Niederenergiespeicherrings „Metrology Light Source“ (MLS) der PTB von Spezialisten von BESSY. BESSY und die PTB verbindet eine langjährige gute Zusammenarbeit.
Vor zehn Jahren wurde auch ein anderer Grundstein gelegt. BESSY und das Hahn-Meitner-Institut unterzeichneten einen Kooperationsvertrag über den Aufbau einer kompletten Institutsabteilung in Adlershof, um die Strahlung von BESSY II für die Solarenergieforschung zu nutzen. Aus der Kooperation wurde eine Fusion. Als neues „Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie“ wird man ab 2009 gemeinsam Beiträge zur Lösung großer und drängender Fragen von Gesellschaft, Wissenschaft und Wirtschaft leisten.
- Batterieforschung mit dem HZB-RöntgenmikroskopUm die Kapazität von Lithiumbatterien weiter zu steigern, werden neue Kathodenmaterialien entwickelt. Mehrschichtige lithiumreiche Übergangsmetalloxide (LRTMO) ermöglichen eine besonders hohe Energiedichte. Mit jedem Ladezyklus wird jedoch ihre Kapazität geringer, was mit strukturellen und chemischen Veränderungen zusammenhängt. Mit Röntgenuntersuchungen an BESSY II hat nun ein Team aus chinesischen Forschungseinrichtungen diese Veränderungen erstmals experimentell mit höchster Präzision vermessen: Mit dem einzigartigen Röntgenmikroskop konnten sie morphologische und strukturelle Entwicklungen auf der Nanometerskala beobachten und dabei auch chemische Veränderungen aufklären.
- BESSY II: Neues Verfahren für bessere ThermokunststoffeUmweltfreundliche Thermoplaste aus nachwachsenden Rohstoffen lassen sich nach Gebrauch recyclen. Ihre Belastbarkeit lässt sich verbessern, indem man sie mit anderen Thermoplasten mischt. Um optimale Eigenschaften zu erzielen, kommt es jedoch auf die Grenzflächen in diesen Mischungen an. Ein Team der Technischen Universität Eindhoven in den Niederlanden hat nun an BESSY II untersucht, wie sich mit einem neuen Verfahren aus zwei Grundmaterialien thermoplastische „Blends“ mit hoher Grenzflächenfestigkeit herstellen lassen: Aufnahmen an der neuen Nanostation der IRIS-Beamline zeigten, dass sich dabei nanokristalline Schichten bilden, die die Leistungsfähigkeit des Materials erhöhen.
- Wasserstoff: Durchbruch bei Alkalischen Membran-ElektrolyseurenEinem Team aus Technischer Universität Berlin, Helmholtz-Zentrum Berlin, Institut für Mikrosystemtechnik der Universität Freiburg (IMTEK) und Siemens Energy ist es gelungen, eine hocheffiziente alkalische Membran-Elektrolyse Zelle erstmals im Labormaßstab in Betrieb zu nehmen. Das Besondere: Der Anodenkatalysator besteht dabei aus preisgünstigen Nickelverbindungen und nicht aus begrenzt verfügbaren Edelmetallen. An BESSY II konnte das Team die katalytischen Prozesse durch operando Messungen im Detail darstellen, ein Theorie Team (USA, Singapur) lieferte eine konsistente molekulare Beschreibung. In Freiburg wurden mit einem neuen Beschichtungsverfahren Kleinzellen gebaut und im Betrieb getestet. Die Ergebnisse sind im renommierten Fachjournal Nature Catalysis publiziert.