Strålröret Veritas redo att avslöja molekylernas hemligheter

Presentation
Marcus Agåker och Conny Såthe vid Veritas, ett av strålrören vid acceleratorn där man kan studera atomer, molekyler, fasta och flytande material på atomnivå med hjälp av RIXS-teknik. Foto: Jan Nordén
Marcus Agåker och Conny Såthe vid Veritas, ett av strålrören vid acceleratorn där man kan studera atomer, molekyler, fasta och flytande material på atomnivå med hjälp av RIXS-teknik. Foto: Jan Nordén

Just nu läggs sista handen vid Veritas, strålröret som projektletts från Uppsala universitet och vars uppgift är att fånga ljuset från MAX IV. I samma takt som forskningsstegen blivit större har strålen blivit mindre och framtiden för experimentanläggningen allt ljusare.

MAX IV-laboratoriet i Lund är Sveriges största satsning på en nationell forskningsinfrastruktur genom tiderna. Synkrotronljusanläggningen har bland det mest briljanta röntgenljuset i världen vilket gör att material i större utsträckning än tidigare kan synliggöras ner på atomnivå. Den speciella magnetteknik som krävs för att generera det intensiva ljuset har designats på ett helt nytt sätt vilket gör MAX IV till en världsledande anläggning inom synkrotronljuskällor.
Veritas är ett av strålrören vid acceleratorn där man kan studera atomer, molekyler, fasta och flytande material på atomnivå med hjälp av RIXS-teknik, resonant inelastisk röntgenspridning.
Jan-Erik Rubensson, professor i fysik vid Uppsala universitet, berättar att RIXS är en teknik som började spira i Uppsala i mitten av 1980-talet då forskare försökte lösa ett problem inom röntgenspektroskopin.
– Vi tog med oss spektrometern till en synkrotron för att testa om vi kunde få ett renare spektrum och en mer klar bild av hur elektroner beter sig lokalt i material och molekyler.
Att kombinera spektrometern med en synkrotron visade sig föra forskningen framåt betydligt längre än vad forskarna kunnat ana.
– Vi hade trott att energiupplösningen begränsades av en fundamental princip, osäkerhetsrelationen. Men vi insåg efter ett tag att det vid användning av synkrotronljus inte finns någon fysikalisk gräns för hur fina detaljer man kan se. Den begränsning som finns är alltid experimentell. Ju bättre man gör de här experimenten, desto bättre precision och detaljrikedom.

Växte i storlek
Marcus Agåker, forskare och projektledare för bygget av Veritas, berättar att spektrometern på 1980-talet var ett ganska litet instrument som forskarna kunde ta med till olika anläggningar för att genomföra sina experiment.
– Själva tekniken fungerar som ett prisma, ljus kommer in i instrumentet för att sedan brytas upp i olika våglängder. Ju större avstånd från ljuskällan till detektorn, desto längre kommer linjerna ifrån varandra och ju finare detaljer kan man se. När spektrometern gick från att vara en pryl på en halvmeter till ett instrument på fem meter tog tekniken fart på allvar. Idag byggs alla synkrotroner med självrespekt med minst ett långt instrument. Veritas som byggts på plats här i Lund är hela tio meter långt.
Unikt för Sverige är att det här finns lång erfarenhet av att tillämpa tekniken inte bara på högtemperatursupraledare utan även på solceller, batterier, kemi, katalys och korrosion.
– Med Veritas har vi byggt en spektrometer som även kan hantera den sortens miljöer, vilket innebär att användningen breddas på allvar, säger Conny Såthe, forskare vid MAX IV som ska ansvara för den dagliga driften vid Veritas när strålröret tas i drift.

Fler användare
Bygget av Veritas har basfinansierats av Knut och Alice Wallenbergs stiftelse samt de svenska universiteten. Ett senare anslag från SSF är riktat mot att vidareutveckla instrumentet med nya provmiljöer, möjlighet att mäta polarisationen hos det spridda ljuset etc. En viktig del av Veritas och själva grunden till anslaget är att få in fler användare och göra tekniken mer tillgänglig för en vidare krets.
– Vi vill få hit forskare från olika vetenskaper som till exempel kemi och biologi och med mer tillämpade problem eftersom den här tekniken också lämpar sig väldigt bra för det applicerade, säger Marcus Agåker.
Just nu läggs sista handen vid monteringen av strålröret. Målet är att forskare ska kunna börja boka in sig på Veritas experimentstation under andra, alternativt tredje kvartalet 2020.
– Vi står på tröskeln till en helt ny era inom användningen av RIXS-tekniken, konstaterar Conny Såthe.
För Jan-Erik Rubensson som varit med sedan pionjärtiden i Uppsala är färdigställandet förstås extra stort.
– Snart kan vi studera saker med en helt ny detaljrikedom vilket säkert kommer att innebära en hel del överraskningar. Jag brukar jämföra med Hubbleteleskopet; när forskarna kunde se tio gånger längre ut i rymden blev de förbluffade över alla nya upptäckter. Vi kommer på liknande sätt att kunna se tio gånger längre in i våra ämnen och få information om vad molekylerna egentligen håller på med. Det känns enormt spännande.

UU – MAX IV Veritas
VERITAS är ett strålrör vid synkrotronljuslaboratoriet MAX IV som utgör Sveriges hittills största satsning på forskningsinfrastruktur och där man kan studera atomer, molekyler, fasta och flytande material på atomär nivå med hjälp av resonant inelastisk röntgenspridning, RIXS. Spektrometern och experimentstationen på Veritas har till stora delar tillverkats på Ångströmverkstaden vid Uppsala universitet. Sammarbetet mellan Uppsala universitet och MAX IV har genomsyrat hela projektet och varit en viktigt del i dess framgång.

Uppsala universitet
Box 256
751 05 Uppsala
Tel: 018-471 00 00
www.uu.se


Publicerad: 25 juni, 2019