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Abschluss mit brillanter Strahlung

Wie Studierende bei „Bessy“ forschen. Von Ljiljana Nikolic

Valentina Scherer freut sich schon auf ihre Diplomarbeit. Im Sommer
soll es losgehen. Der Bereich Photoemissionen von Supraleitern
interessiert sie, das genaue Thema muss sie noch festlegen. Eines weiß
die Physikstudentin schon genau: Den experimentellen Teil ihrer Arbeit
wird sie bei Bessy II durchführen. Denn seit einem Semester haben die
Studierenden der Physik die Möglichkeit, an einer Experimentierstation
bei Bessy, der „Beamline for Education and Scientific Training“ (BEST),
zu arbeiten. „Es ist sehr spannend und etwas Besonderes, an einer
hochmodernen, in Deutschland einmaligen Anlage zu experimentieren“,
sagt die Studentin.<br />
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Im kreisrunden Institutsgebäude der Berliner
Elektronenspeicherring-Gesellschaft für Synchrotronstrahlung, kurz
Bessy II, in Adlershof werden Elektronen auf Trab gebracht. Sie kreisen
nicht wie in der Natur um ein Atom, sondern werden im Speicherring
beschleunigt und erzeugen dabei Synchrotronstrahlung höchster Brillanz
und Qualität. Sie wird Wissenschaftlern für Forschungszwecke an
Experimentierstationen, zu denen die Strahlung über lange Strahlrohre
geleitet wird, zur Verfügung gestellt. 54 dieser Stationen gibt es bei
Bessy, eine davon können Studierende der Physik, aber auch der anderen
Natur- und Lebenswissenschaften der HU nun nutzen.<br />
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„Die Strahlung umfasst das weite Spektrum von Infrarotlicht bis zu
Röntgenstrahlen. Sie entsteht bei den Ablenkmagneten und wird dann über
optische Elemente wie Spiegel, Spalte und Gitter, die so genannte
Beamline, zum Experiment geleitet“, erklärt HU-Physiker Christoph
Janowitz, der mit Studierenden einmal pro Woche an der Beamline
Experimente durchführt. Es geht um PhotoelektronenSpektroskopie und
Mikroskopie, untersucht wird die Wechselwirkung von Strahlung und
Materie. Das Experiment ist bedienungsfreundlich und fehlertolerant und
kann vollständig von einem Computer aus gesteuert werden.<br />
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Die Aufgabe der Beamline mit Monochromator ist es zum einen, die
Bessy-Strahlungsquelle weiter auf den Fokus zu verkleinern, zum
anderen, eine Energie herauszufiltern, mit der die Untersuchungen
durchgeführt werden können. „Dazu wird der Strahl in einen hoch-
auflösenden Fünf-Meter-Monochromator gelenkt, wo durch ein Gitter
einfarbiges Licht erzeugt wird“, verdeutlicht Janowitz. Der
Monochromator funktioniert wie ein Prisma, weißes Licht wird in rote,
grüne oder blaue Strahlen spektral zerlegt. Die HU-Angehörigen arbeiten
mit verschiedenen Arten von ultraviolettem Licht, dem nahen UV-Licht
und Vakuum-Ultraviolett-Licht. In zwei
Photoemissions-Experimentierstationen trifft das Licht auf eine
Materialprobe, an der Experimente zur elektronischen oder
mikroskopischen Struktur gemacht werden.<br />
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Lenart Dudy untersucht mit Hilfe der Beamline supraleitende
Einkristalle. Der Doktorand forscht über Hochtemperatur-Supraleitung.
„Dies sind perfekte Leiter, die allerdings im Moment noch unter der
Temperatur von minus 114 Grad sein müssen, um diesen Quantenzustand zu
erreichen.“ Der Mechanismus der Hochtemperatur-Supraleitung ist noch
nicht abschließend erforscht. „Weil das Licht des Strahls relativ viel
Energie hat, kann es, wenn es auf ein Elektron im Kristall trifft, das
Elektron aus dem Kristall schleudern“, erklärt der Physiker, dessen
Messungen auch mal 26 Stunden dauern können. Die Ergebnisse der Messung
verfolgt der Doktorand am Computer und kann am Bildschirm ein Abbild
der Elektronen im untersuchten Kristall konstruieren. Die Elektronen
sind für die Leitung verantwortlich – damit auch für die Supraleitung
und deshalb für die Arbeit des Nachwuchswissenschaftlers wichtig.
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Dass Studierende und junge Wissenschaftler die Möglichkeit haben bei
Bessy zu arbeiten, ist Recardo Manzke zu verdanken. Der Professor hat
mit seiner Arbeitsgruppe die Beamline geplant und aufgebaut. Das Geld
für den Monochromator stammt aus Mitteln des Bundesministeriums für
Bildung und Forschung und von Bessy. Die Spektrometer wurden aus
HU-Mitteln finanziert. Über 1,5 Millionen Euro sind in die Station
geflossen.<br />