Paul-Scherrer-Institut

Erfolgreicher Pilotversuch: Swissfel-Röntgenlaser liefert erste Resultate

Die Swissfel-Projektleiter Hans Braun (links) und Luc Patthey vor der Station, an der das Experiment stattgefunden hat. PSI/Mahir Dzambegovic

Die Swissfel-Projektleiter Hans Braun (links) und Luc Patthey vor der Station, an der das Experiment stattgefunden hat. PSI/Mahir Dzambegovic

An der neuesten Grossforschungsanlage des Paul-Scherrer-Instituts PSI – dem Freie-Elektronen-Röntgenlaser Swissfel – haben Wissenschafter des PSI das erste Experiment gemeinsam mit einer Forschungsgruppe der französischen Universität Rennes vom 27. November bis zum 4. Dezember 2017 erfolgreich durchgeführt.

Das Experiment hatte ein klares wissenschaftliches Ziel: die elektrischen und magnetischen Eigenschaften von Nanokristallen aus Titanpentoxid zu untersuchen. Titanpentoxid ist ein möglicher Kandidat für elektronische Bauteile der Zukunft. Zum Beispiel für wiederbeschreibbare Datenspeicher mit hoher Schreibdichte.

Wie ein gigantisches Puzzle

Das Experiment sowie weitere Pilotexperimente dienen auch dazu, den Betrieb der gesamten Anlage immer weiter zu optimieren, bevor im Januar 2019 der reguläre Nutzerbetrieb am Swissfel starten wird.

«Nach vielen Jahren der Planung und des Aufbaus kennen wir alle Teile des 740 Meter langen Swissfel in- und auswendig», sagt Luc Patthey, der am Swissfel Projektleiter für Photonik ist. Insgesamt sind drei Phasen von Pilotexperimenten geplant, die sich bis Ende 2018 erstrecken werden. «Parallel zu den Pilotexperimenten wird 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. An einer davon fand nun das erste Experiment statt. Weltweit sind nur vier vergleichbare Anlagen in Betrieb.

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. Forschende werden am Swissfel Einblicke gewinnen, wie sie mit heute verfügbaren Methoden nicht möglich sind. Die Erkenntnisse werden zu praktischen Anwendungen führen wie etwa neuen Medikamenten, effizienteren Prozessen in der chemischen Industrie oder neuen Materialien in der Elektronik. Wie die anderen Grossforschungsanlagen des PSI wird auch der Swissfel für externe Forschende zugänglich sein. (AZ)

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