Laborbasiertes Röntgenabsorptionsspektrometer

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 441102692

Röntgenabsorptionsspektroskopie (XAS) ermöglicht die Untersuchung der elementspezifischen atomaren Struktur mehrkomponentiger Materialsysteme und liefert Informationen, die hochgradig komplementär sind zu denen anderer Untersuchungsmethoden wie Röntgenbeugung oder Elektronenmikroskopie. Allerdings finden die Messungen derzeit fast ausschließlich an Synchrotronstrahlungsquellen statt, weil dazu monochromatische Röntgenstrahlung variabler Energie und hoher Intensität erforderlich ist. Der Zugang zu diesen Anlagen ist jedoch beschränkt und es ergeben sich lange Zeitskalen für die Planung und Durchführung von Experimenten. Seit kürzester Zeit sind nun die ersten laborbasierten XAS-Spektrometer kommerziell erhältlich. Aus diesem Grund möchte die Antragstellerin, im Rahmen ihrer Anfang 2019 an der Universität Leipzig angetretenen Professur, ein XAS-Labor als apparatives Zentrum ihrer neuen Gruppe aufbauen und das hier beantragte Spektrometer soll dafür den Grundstein legen.Die Antragstellerin und ihre Arbeitsgruppe nutzen XAS bereits seit vielen Jahren als zentrale Methode zur Untersuchung der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen in mehrkomponentigen Verbindungshalbleitern. Ein leistungsfähiges Labor-XAS-Spektrometer ermöglicht die Bestimmung der atomaren Struktur von Chalkopyriten, Kesteriten und weiteren Chalkogeniden, die als Absorber in hocheffizienten Dünnschichtsolarzellen oder als Thermoelektrika eingesetzt werden, aber auch von anderen vielversprechenden Materialsystemen wie zum Beispiel CuI-basierte Halbleiter, die im Rahmen der DFG Forschergruppe FOR 2857 untersucht werden. Neben dem Einsatz in zahlreichen Forschungsprojekten und Kooperationen soll mit dem Spektrometer zudem die aktuelle technische und methodische Entwicklung laborbasierter Röntgenabsorptionsspektroskopie auf internationalem Niveau vorangetrieben werden. Dabei werden die Leistungsfähigkeit und Grenzen des Spektrometers im Rahmen echter wissenschaftlicher Fragestellungen systematisch getestet und Ansätze zur Weiterentwicklung formuliert. Eine erste Erweiterung des Spektrometers in Form einer kryogenen Probenumgebung ist bereits geplant und Teil dieses Antrags. Darüber hinaus bietet ein Labor-XAS-Spektrometer die Möglichkeit, Studierende sehr viel leichter an die Röntgenabsorptionsspektroskopie heranzuführen, sie in modernste Untersuchungs¬methoden einzubinden und somit wertvolle Impulse für eine forschungsorientierte Lehre zu geben. Die Möglichkeit, XAS nicht nur am Synchrotron sondern vor Ort im eigenen Labor messen zu können, ist somit für den Aufbau und das Wachstum der neuen Gruppe an der Universität Leipzig und für ihr zukünftiges erfolgreiches Arbeiten von zentraler Bedeutung.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Laborbasiertes Röntgenabsorptionsspektrometer
• Gerätegruppe: 4030 Röntgenfluoreszenz-Spektrometer
• Antragstellende Institution: Universität Leipzig
• Leiterin: Professorin Dr. Claudia Sarah Schnohr