Neues Instrument an BESSY II startet in den Nutzerbetrieb
Das Russisch-Deutsche Labor betreibt eine Beamline an BESSY II. © HZB/Michael Setzpfandt
Ab der nächsten Strahlzeit steht der neue Messplatz auch anderen Nutzern zur Verfügung. © HZB/Michael Setzpfandt
Am 28. 10. 2019 wurde ein neues Instrument an die Nutzerschaft von BESSY II übergeben. Das Instrument wurde durch das Russisch-Deutsche Labor an BESSY II entwickelt. Monochromator und Apparatur für spin- und winkelaufgelöste Photoemission haben ihre Testphase erfolgreich absolviert und ermöglichen präzise Messungen der elektronischen Bandstruktur mit Spinauflösung von unterschiedlichen Materialklassen wie topologischen Isolatoren und magnetischen Sandwichstrukturen, aber auch von neuartigen Solarzellenmaterialien auf Perowskitbasis. Ebenso wurde ein Photoelektronenmikroskop entwickelt.
Das Russisch-Deutsche Labor existiert seit mehr als 15 Jahren bei BESSY II. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler betreiben seitdem ein eigenes Strahlrohr für Absorptionsspektroskopie und Photoelektronenspektroskopie. Nun haben sie zusätzlich zu dem Dipol-Strahlrohr auch einen leistungsstarken Messplatz für spin- und winkelaufgelöste Photoelektronenspektroskopie und Photoelektronenmikroskopie an einem Undulatorstrahlrohr aufgebaut. Dieser Messplatz ist in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Dresden und der Freien Universität Berlin entstanden; er wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit einer Million Euro finanziert. Von der kommenden Strahlzeit an steht dieser Messplatz nun auch russischen und deutschen Nutzerteams für Kooperationen zur Verfügung.
Internationaler Workshop
Prof. Eckart Rühl von der Freien Universität Berlin, Vorsitzender des Lenkungsausschusses des Labors, hebt die starke Verbundenheit mit den russischen Kollegen hervor: "Insbesondere mit dem Ziel, die russischen Forschergruppen mit den neuen Möglichkeiten des Instruments vertraut zu machen, haben wir die Eröffnung des neuen Instruments in einen internationalen Workshop eingebettet." Sieben Forscherinnen und 19 Forscher aus Russland, Deutschland, Spanien und Japan werden an zwei Tagen über ihre Ergebnisse berichten.
"Die Spin-Bahn-Wechselwirkung, also die Kopplung von magnetischer Ausrichtung und Bewegungsrichtung der Elektronen, hat sich in den vergangenen Jahren kontinuierlich zu einem zentralen Thema in der Physik der Festkörper entwickelt, insbesondere durch die neue Materialklasse der Topologischen Isolatoren, deren Entdeckung durch den Nobelpreis für Physik 2016 gewürdigt wurde", erklärt Prof. Oliver Rader vom Helmholtz-Zentrum Berlin, in dessen Abteilung das neue Instrument angesiedelt ist. "Das führte international zu stark steigender Nachfrage nach Experimenten, mithilfe derer der Spin direkt nachgewiesen werden kann." Auch das aktuelle Interesse an stabilen zweidimensionalen Festkörpern könnte dazu beitragen, denn in den letzten Jahren wurden neuartige zweidimensionale Magnete wie CrI3 entdeckt.
Empfang in der Russischen Botschaft
Welchen hohen Stellenwert dem Labor beigemessen wird, zeigt die Beteiligung der russischen Botschaft: Der Botschaftsrat im Referat für Bildungs-, Wissenschafts- und Technikfragen, Alexander Rusinov, sprach zum Auftakt und am Abend empfängt der Botschafter die Teilnehmerinnen und Teilnehmer.
Kooperationspartner:
Getragen wird die Kooperation von deutscher Seite von der Freien Universität Berlin, der Technischen Universität Dresden, der Technischen Universität Freiberg und dem Helmholtz-Zentrum Berlin sowie auf russischer Seite von der Staatlichen Universität St. Petersburg, dem Kurchatov Institut (Moskau), dem Ioffe Institut (St. Petersburg) und dem Shubnikov Institut für Kristallographie (Moskau).
- 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.
- Katalyseforschung mit dem Röntgenmikroskop an BESSY IIAnders als in der Schule gelernt, verändern sich manche Katalysatoren doch während der Reaktion: So zum Beispiel können bestimmte Elektrokatalysatoren ihre Struktur und Zusammensetzung während der Reaktion verändern, wenn ein elektrisches Feld anliegt. An der Berliner Röntgenquelle BESSY II gibt es mit dem Röntgenmikroskop TXM ein weltweit einzigartiges Instrument, um solche Veränderungen im Detail zu untersuchen. Die Ergebnisse helfen bei der Entwicklung von innovativen Katalysatoren für die unterschiedlichsten Anwendungen. Ein Beispiel wurde neulich in Nature Materials publiziert. Dabei ging es um die Synthese von Ammoniak aus Abfallnitraten.
- BESSY II: Magnetische „Mikroblüten“ verstärken Magnetfelder im ZentrumEine blütenförmige Struktur aus einer Nickel-Eisen-Legierung, die nur wenige Mikrometer misst, kann Magnetfelder lokal verstärken. Der Effekt lässt sich durch die Geometrie und Anzahl der „Blütenblätter“ steuern. Das magnetische Metamaterial wurde von der Gruppe um Dr. Anna Palau am Institut de Ciencia de Materials de Barcelona (ICMAB) mit Partnern aus dem CHIST-ERA MetaMagIC-Projekts entwickelt und nun an BESSY II in Zusammenarbeit mit Dr. Sergio Valencia untersucht. Die Mikroblüten ermöglichen vielfältige Anwendungen: Sie können die Empfindlichkeit magnetischer Sensoren erhöhen, die Energie für die Erzeugung lokaler Magnetfelder reduzieren, und am PEEM-Messplatz an BESSY II die Messung von Proben unter deutlich höheren Magnetfeldern ermöglichen.