Resonant röntgen

Forscher des Instituts für Experimentelle Physik (IEP) der TU Bergakademie Freiberg haben einen neuartigen Ansatz zur Struktur­bestimmung von Kristallen erarbeitet und können so Atome mit höchster Präzision lokalisieren. Dies ist gerade für die Material­forschung in der Halb­leiter­industrie sowie in der Daten- und elektro­chemischen Energie­speicherung von großer Bedeutung. Zum Einsatz kommen dabei resonante Röntgen­beugungs­methoden. Mit Hilfe der Beugungs­eigenschaften des Röntgen­lichts können die Freiberger Forscher die Atom-Position mit bisher nicht erreichter Genauigkeit bestimmen.

Abb.: Die Europäische Synchotron Radiation Facility (ESRF) in Grenoble (Bild: P. Ginter / ESRF)

Ihren Ansatz haben die Forscher unter anderem an den Synchrotronen des Deutsches Elektronen-Synchrotrons (DESY) in Hamburg und der Europäischen Synchotron Radiation Facility (ESRF) in Grenoble getestet. „Dort konnten wir Messungen weit unter einem Piko­meter durchführen. Damit ermöglicht unser Verfahren eine hochpräzise Analyse der Kristall­struktur“, erklärt Matthias Zschornak, der die Synchrotronaktivitäten des IEP an der TU Berg­akademie Freiberg unter Leitung von Dirk C. Meyer koordiniert.

Ein Synchrotron bietet insbesondere eine über einen weiten Spektral­bereich präzise einstellbare Strahlungs­energie. In den letzten dreißig Jahren wurden weltweit Milliarden in die Entwicklung und den Bau dieser Teilchen­beschleuniger investiert, um in neue Dimensionen der Orts- und Zeit­auflösung vorzudringen. Diesem Ziel sind die Forscher nun mit ihrer Arbeit einen weiteren bedeutenden Schritt nähergekommen.

Zur Weiterentwicklung der Methode wurde am IEP im zurückliegenden Jahr das von der Deutschen Forschungs­gemeinschaft geförderte Projekt REXSuppress gestartet. Neben chemischer Kristallo­graphie stehen vor allem Schwer­punkte der Material- sowie der Geo-, Bio- und Umwelt­wissenschaften im Fokus der geplanten Forschung. Im derzeit im Bau befindlichen Zentrum für effiziente Hoch­temperatur-Stoffwandlung untersuchen Freiberger Physiker künftig auch, wie sich die Strukturen unter hohem Druck und extremen Temperaturen verändern.

TU Bergakad. Freiberg / DE