Neue Helmholtz-Nachwuchsgruppe am HZB
Felix Büttner hat am Brookhaven National Laboratory eine Holographie-Kammer aufgebaut. © privat
Ab 01. März 2020 baut Dr. Felix Büttner am HZB eine Helmholtz-Nachwuchsgruppe zu „Topologischen Solitonen“ auf. Topologische Solitonen können in magnetischen Quantenmaterialien auftreten und extrem energieeffiziente Schaltprozesse ermöglichen. An BESSY II will er eine neue Abbildungstechnik entwickeln, um solche Quasiteilchen zu untersuchen.
Nach einem harten Auswahlverfahren hat Dr. Felix Büttner eine Förderung durch die Helmholtz-Gemeinschaft erhalten, um seine eigene Forschungsgruppe aufzubauen. Zuletzt hatte er als Postdoktorand am Massachusetts Institute of Technology in Boston zu magnetischen Quantenmaterialien geforscht. Er ist in Fachkreisen durch zahlreiche hochwertige Publikationen bekannt.
Büttner möchte an der Synchrotronquelle BESSY II des HZB eine neue hochauflösende Technik entwickeln, mit der sich komplexe magnetische Strukturen unter Realbedingungen bei Raumtemperatur abbilden und untersuchen lassen. Dabei handelt es sich um antiferromagnetische topologische Solitonen, die in bestimmten Materialien auftreten und als interessante Kandidaten für extrem energieeffiziente Datenspeicher gelten. „Bisher gibt es in der Forschung zu antiferromagnetischen Solitonen aus Mangel an geeigneten Messtechniken wenig Fortschritte“, erklärt Büttner: „Das HZB bietet die nötigen hochkomplexen Instrumente und führende Expertise in all diesen Bereichen und ist daher das perfekte Umfeld für dieses anspruchsvolle Projekt.“
- 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.
- Elegantes Verfahren zum Auslesen von Einzelspins über PhotospannungDiamanten mit spezifischen Defekten können als hochempfindliche Sensoren oder Qubits für Quantencomputer genutzt werden. Die Quanteninformation wird dabei im Elektronenspin-Zustand der Defekte gespeichert. Allerdings müssen die Spin-Zustände bislang optisch ausgelesen werden, was extrem aufwändig ist. Nun hat ein Team am HZB eine elegantere Methode entwickelt, um die Quanteninformation über eine Photospannung auszulesen. Dies könnte ein deutlich kompakteres Design von Quantensensoren ermöglichen.
- 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.