Ny NSLS-II beamline belyser elektroniske strukturer

Den 15. juli, 2018, Soft Inelastic X-ray Scattering (SIX) beamline ved National Synchrotron Light Source II (NSLS-II)-et US Department of Energy (DOE) Office of Science User Facility på DOE's Brookhaven National Laboratory-bød sine første besøgende forskere velkommen. SIX er en eksperimentel station designet til at måle de elektroniske egenskaber af faste materialer ved hjælp af ultralette røntgenstråler. Materialerne kan være så små som et par mikron - en milliontedel af en meter.

De første forskere, der udnyttede kapaciteterne i verdensklasse på SIX, var Jonathan Pelliciari og Zhihai Zhu, to forskere fra Massachusetts Institute of Technology (MIT). Parret brugte SIX til at studere en kromatprøve, et fascinerende materiale med nye anvendelser inden for magnetisme, batterier, og katalyse. Lidt var kendt om den elektroniske struktur af kromatprøven, MIT -teamet undersøgte på SIX, og deres forskning har til formål at låse op for materialets egenskaber. For at gøre det, de havde brug for atomfølsomheden og energiopløsningen for SIX beamline.

"At forstå den elektroniske sammensætning af dette kromat vil hjælpe os med at bestemme dets potentiale for applikationer inden for superledende elektronik, "sagde Zhu." Vi ville afgøre, om vi kunne gøre dette materiale til en superleder. "

Forskerne brugte en teknik kaldet resonant uelastisk røntgenspredning (RIXS) til at studere interaktioner og dynamik af elektroner i deres prøve.

"I denne teknik, røntgenstrålen er spredt fra materialets elektroner, som en købold, der hopper af bolde på et billardbord. Derefter, en detektor fanger de spredte røntgenstråler i forskellige vinkler, sagde Ignace Jarrige, blystråleforsker ved SIX.

Ved at analysere vinklen, momentum, og energi fra røntgenstrålerne, forskere kan finde ud af, hvordan materialets elektroner arrangerer og interagerer.

"SIX er en meget avanceret strålelinje, "sagde Pelliciari." Jeg har arbejdet med andre RIXS -strålelinjer, og SIX, er designet til at nå en høj energiopløsning, lover et forstærket videnskabeligt resultat. At have denne høje opløsning giver os et meget detaljeret overblik over vores materiale og bedre indsigt i dets potentiale. "

SIX er blandt de nyeste og mest avancerede RIXS beamlines i landet. Det er designet til at skubbe grænserne for disse eksperimenter længere end noget andet instrument, og repræsenterer en stor forbedring for det videnskabelige samfund verden over.

"Efter en årelang proces med at teste og forberede SIX, vi var begejstrede for endelig at arbejde med de første brugere og samarbejde om en virkelig spændende måling, "sagde Andi Barbour, beamline -forsker hos SIX.

Beamline -videnskabsmand Valentina Bisogni tilføjede, "MIT -forskningen gav os mulighed for at teste strålelinjens muligheder, stabiliteten af ​​alle dens komponenter, prøvejusteringen, og dens temperaturregulering - alt parallelt. Det var en meget nyttig oplevelse. "

"Vi vil gerne give SIX -teamet en særlig tak, da vores eksperiment og videnskab ikke ville komme videre uden dem, "sagde Zhu." Vores forskning udført på SIX var et sandt samarbejde mellem os og stråleforskerne. "

SIX -teamet ser frem til at være vært for flere besøgende forskere, da SIX nu er åben for generelle operationer.