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Forschung & Entwicklung SwissFEL: erstes Experiment erfolgreich

An dem Freie-Elektronen-Röntgenlaser SwissFEL wurde das erste Experiment erfolgreich durchgeführt und das erste wissenschaftliche Ergebnis erzielt.

Das Experiment an einer der Experimentierstationen von Forschern des Paul Scherrer Instituts gemeinsam mit einer Forschungsgruppe der französischen Universität Rennes hatte ein klares, wissenschaftliches Ziel: die elektrischen und magnetischen Eigenschaften von Nanokristallen aus Titanpentoxid (Ti3O5) zu untersuchen. Titanpentoxid ist ein möglicher Kandidat für elektronische Bauteile der Zukunft, z. B. für wiederbeschreibbare Datenspeicher mit hoher Schreibdichte. Die Nanokristalle aus Ti3O5 lassen sich mit geeigneten Laserpulsen gezielt zwischen zwei Zuständen – elektrisch leitend oder elektrisch halbleitend – verändern. Genau diesen herbeigeführten Übergang untersuchten die Forscher im ersten Experiment mit den hochenergetischen Röntgenlichtpulsen des SwissFEL.

Das Experiment sowie weitere Pilotexperimente dienen auch dazu, den Betrieb der gesamten Anlage immer wieder zu optimieren, bevor im Januar 2019 der reguläre Nutzerbetrieb am SwissFEL starten wird. Insgesamt sind drei Phasen von Pilotexperimenten geplant, die sich bis Ende 2018 erstrecken werden. Parallel zu den Pilotexperimenten werde die Energie und Leistung des SwissFEL erhöht, erklärt Hans Braun, der am SwissFEL Projektleiter für den Beschleuniger ist.

Der SwissFEL wurde im Dezember 2016 offiziell eingeweiht. Seither wurden nach und nach alle Komponenten in Betrieb genommen und deren Einstellung optimiert. Parallel dazu wurden die sogenannten Experimentierstationen aufgebaut. Der SwissFEL erzeugt kurze Pulse von Röntgenlicht mit Lasereigenschaften. Mit diesen Lichtpulsen lassen sich extrem schnelle Vorgänge verfolgen, darunter die Entstehung neuer Moleküle bei chemischen Reaktionen, die detaillierte, sich verändernde Struktur lebenswichtiger Proteine oder der genaue Aufbau von Materialien. Die Erkenntnisse werden unser Verständnis der Natur erweitern und zu praktischen Anwendungen führen wie etwa neuen Medikamenten, effizienteren Prozessen in der chemischen Industrie oder neuen Materialien in der Elektronik. Der SwissFEL wird für externe Forscher zugänglich sein.

www.psi.ch

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