IRIS-Beamline an BESSY II mit Nanomikroskopie erweitert
Infrarotabbildung des Nucleolus im Zellkern einer Fibroblastenzelle. Der Skalenstrich entspricht 500 Nanometern. © HZB
Die Infrarot-Beamline IRIS am Speicherring BESSY II bietet nun eine vierte Option, um Materialien, Zellen und sogar Moleküle auf verschiedenen Längenskalen zu charakterisieren. Das Team hat die IRIS-Beamline mit einer Endstation für Nanospektroskopie und Nanoimaging erweitert, die räumliche Auflösungen bis unter 30 Nanometer ermöglicht. Das Instrument steht auch externen Nutzergruppen zur Verfügung.
Die Infrarot Beamline IRIS am Speicherring BESSY II ist die einzige Infrarot-Beamline in Deutschland, die auch externen Nutzergruppen zur Verfügung steht und ist entsprechend stark nachgefragt. Dr. Ulrich Schade, der für die Beamline verantwortlich ist, entwickelt die Instrumente gemeinsam mit seinem Team weiter, um einzigartige, hochmoderne IR-Spektroskopie-Experimentiertechniken zu ermöglichen.
Im Rahmen eines kürzlich durchgeführten größeren Upgrades der Beamline errichtete das Team zusammen mit dem Institut für Chemie der HUB ein zusätzliches Infrarot-Nahfeldmikroskop (scattering-type scanning near-field optical microscope).
„Mit dem Nanoskop können wir Strukturen kleiner als ein Tausendstel des Haardurchmessers auflösen und kommen somit in Bereiche der innersten Strukturen von zum Beispiel biologischen Systemen, Katalysatoren, Polymeren und Quantenmaterialien“, sagt Dr. Alexander Veber, der diese Erweiterung durchgeführt hat.
Die neue Nanospektroskopie-Endstation basiert auf einem optischen Rastermikroskop und ermöglicht Bildgebung und Spektroskopie mit Infrarotlicht mit einer räumlichen Auflösung von mehr als 30 nm. Um die Leistungsfähigkeit der neuen Endstation zu demonstrieren, untersuchte Veber einzelne Zellulose-Mikrofibrillen und bildete Zellstrukturen ab. Alle Endstationen sind für nationale und internationale Nutzergruppen verfügbar.
Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung [grant No. project 05K19KH1 (SyMS)]; Germany's Excellence Strategy (grant No. EXC 2008-390540038 – UniSysCat).
- 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.