Evropa má první supravodivý rentgenový spektrometr: Zrychlí výzkum materiálů až tisíckrát

Vědci v Německu uvedli do provozu první a jediný supravodivý rentgenový spektrometr TES-array v Evropě.

Vědci v Německu uvedli do provozu první a jediný supravodivý rentgenový spektrometr TES-array v Evropě. Tento inovativní přístroj, umístěný v předním synchrotronu třetí generace BESSY II, vznikl ve spolupráci Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), Max Planck Institute for Chemical Energy Conversion (MPICEC) a amerického National Institute of Standards and Technology (NIST).

Nový spektrometr je vybaven detektorem s 248 senzory, který dokáže detekovat rentgenové fotony 100 až 1000krát účinněji než běžné systémy rentgenové emisní spektroskopie (XES) a rezonančního nepružného rentgenového rozptylu (RIXS). Tato výrazně vyšší účinnost otevírá dveře k výzkumu elektronických vlastností atomově tenkých vrstev, nanostruktur a vysoce zředěných atomových a molekulárních vzorků, což dříve nebylo možné kvůli omezením tradičních metod na velké nebo vysoce koncentrované vzorky.

Klíčem k vysoké citlivosti přístroje je chlazení supravodivých senzorů na pouhých 25 milikelvinů (mK), což je zlomek stupně nad absolutní nulou. Tohoto extrémního chladu je dosaženo pomocí heliového ředicího chladicího zařízení, podobného těm, která se používají v kvantových počítačích. Když rentgenový foton dopadne na senzor, způsobí nepatrné zvýšení teploty, které krátce naruší jeho supravodivý stav. Tato změna elektrického odporu je následně detekována pomocí obvodu založeného na poli supravodivých kvantových interferenčních zařízení (SQUID).

Díky této technologii se experimenty, které by s konvenčními systémy trvaly hodiny, nyní dokončí během několika minut. To umožní vědcům efektivněji sbírat data a zkoumat širší škálu materiálů. Spektrometr poskytne cenné poznatky v oblastech molekulární chemie, molekulární biologie a kvantových materiálů a doplňuje stávající techniky, jako je úhlově rozlišená fotoemisní spektroskopie (ARPES). Vědci se nyní těší na zajímavé výzkumné návrhy od své komunity, které povedou k mnoha novým průlomovým objevům.