Op 15 juli, 2018, de Soft Inelastische X-ray Scattering (SIX) bundellijn bij de National Synchrotron Light Source II (NSLS-II) - een Office of Science User Facility van het Amerikaanse Department of Energy (DOE) in het Brookhaven National Laboratory van DOE - verwelkomde zijn eerste bezoekende onderzoekers. SIX is een experimenteel station dat is ontworpen om de elektronische eigenschappen van vaste materialen te meten met behulp van ultraheldere röntgenstralen. De materialen kunnen zo klein zijn als enkele microns - een miljoenste van een meter.

De eerste onderzoekers die gebruik maakten van de mogelijkheden van wereldklasse bij SIX waren Jonathan Pelliciari en Zhihai Zhu, twee wetenschappers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT). Het paar gebruikte SIX om een ​​chromaatmonster te bestuderen, een fascinerend materiaal met nieuwe toepassingen in magnetisme, batterijen, en katalyse. Er was weinig bekend over de elektronische structuur van het chromaatmonster dat het MIT-team bestudeerde bij SIX, en hun onderzoek is gericht op het ontsluiten van de eigenschappen van dit materiaal. Om dit te doen, ze hadden de atomaire gevoeligheid en energieresolutie van de SIX-bundellijn nodig.

"Het begrijpen van de elektronische samenstelling van dit chromaat zal ons helpen om het potentieel voor toepassingen in supergeleidende elektronica te bepalen, " zei Zhu. "We wilden bepalen of we van dit materiaal een supergeleider konden maken."

De wetenschappers gebruikten een techniek genaamd resonante inelastische röntgenverstrooiing (RIXS) om de interacties en dynamiek van elektronen in hun monster te bestuderen.

"Bij deze techniek de röntgenstraal wordt verstrooid door de elektronen van het materiaal, als een speelbal die van ballen op een biljarttafel stuitert. Vervolgens, een detector vangt de verstrooide röntgenstraling onder verschillende hoeken op, zei Ignace Jarrige, hoofdbundellijnwetenschapper bij SIX.

Door de hoek te analyseren, momentum, en energie van de röntgenstralen, wetenschappers kunnen uitzoeken hoe de elektronen van het materiaal rangschikken en op elkaar inwerken.

"SIX is een zeer geavanceerde bundellijn, " zei Pelliciari. "Ik heb aan andere RIXS-bundellijnen gewerkt, en ZES, ontworpen om een ​​hoge energieresolutie te bereiken, belooft een verbeterd wetenschappelijk resultaat. Het hebben van deze hoge resolutie biedt ons een zeer gedetailleerd beeld van ons materiaal en een beter inzicht in het potentieel ervan."

SIX is een van de nieuwste en meest geavanceerde RIXS-bundellijnen in het land. Het is ontworpen om de grenzen van deze experimenten verder te verleggen dan enig ander instrument, en vertegenwoordigt een grote verbetering voor de wetenschappelijke gemeenschap wereldwijd.

"Na een jaar lang testen en voorbereiden van SIX, we waren verheugd om eindelijk met de eerste gebruikers te werken en samen te werken aan een echt opwindende meting, " zei Andi Barbour, beamline-wetenschapper bij SIX.

Beamline-wetenschapper Valentina Bisogni voegde toe:"Het MIT-onderzoek stelde ons in staat om de mogelijkheden van de bundellijn te testen, de stabiliteit van al zijn componenten, de monsteruitlijning, en zijn temperatuurregeling - allemaal parallel. Het was een zeer nuttige ervaring."

"We willen het SIX-team speciaal bedanken omdat ons experiment en de wetenschap zonder hen niet vooruit zouden gaan, " zei Zhu. "Ons onderzoek gedaan bij SIX was een echte samenwerking tussen ons en de beamline-wetenschappers."

Het SIX-team kijkt ernaar uit om meer gastonderzoekers te ontvangen, aangezien SIX nu open is voor algemene operaties.