SwissFEL
Die jüngste Grossforschungsanlage des PSI erzeugt sehr kurze Pulse von Röntgenlicht mit Lasereigenschaften. Damit können Forschende extrem schnelle Vorgänge wie die Entstehung neuer Moleküle bei chemischen Reaktionen verfolgen, die detaillierte Struktur lebenswichtiger Proteine bestimmen oder den genauen Aufbau von Materialien klären. Die Erkenntnisse erweitern unser Verständnis der Natur und führen zu praktischen Anwendungen wie etwa neuen Medikamenten, effizienteren Prozessen in der chemischen Industrie oder neuen Materialien in der Elektronik.
Mehr dazu unter Überblick SwissFEL
«Jetzt ist es Zeit für etwas Neues»
Macht man elektronische Bauteile kleiner, werden sie leider heisser. Auch ist bald die Grenze der technisch machbaren Verkleinerung erreicht. Am PSI arbeiten Gabriel Aeppli und Christian Rüegg an grundlegend neuen, physikalischen Lösungen für bessere Rechner und Datenspeicher.
Diesmal ganz Bio: SwissFEL macht Proteinstrukturen sichtbar
Für die Entwicklung neuer medizinischer Wirkstoffe ist auch die genaue Kenntnis von Proteinen entscheidend. In einem Pilotexperiment haben Forschende jetzt erstmals den Freie-Elektronen-Röntgenlaser SwissFEL des PSI zur Untersuchung von Proteinkristallen genutzt.
Temporeiche Handlung
Wie funktionieren farbige Solarzellen und was steckt hinter den neuen brillanten Handy-Displays? Die ultrakurzen Röntgenpulse am SwissFEL decken die chemischen Reaktionen im Inneren auf und sollen die Geräte noch effizienter und günstiger machen.
Regisseure mit Zusatzaufgaben
Datenspeicher aus neuartigen Materialien sollen ermöglichen, Informationen auf kleinerem Raum viel schneller und energiesparender als bisher aufzuzeichnen. Filmaufnahmen mit dem Röntgenlaser zeigen, was im Inneren möglicher neuer Speichermedien passiert und wie sich die Prozesse, bei denen das Material zwischen zwei Zuständen wechselt, optimieren lassen.
Biologischer Lichtsensor in Aktion gefilmt
Mithilfe eines Röntgenlasers hat ein Team unter Leitung von Forschenden des Paul Scherrer Instituts PSI einen der schnellsten Prozesse in der Biologie aufgezeichnet. Der dabei erzeugte molekulare Film enthüllt, wie der Lichtsensor Retinal in einem Proteinmolekül aktiviert wird. Solche Reaktionen kommen in zahlreichen Organismen vor. Der Film zeigt erstmals, wie ein Protein die Reaktion des eingebetteten Lichtsensors effizient steuert.
Hollywood im Würenlinger Wald
Mit dem Röntgenlaser SwissFEL wollen Forschende am PSI Filme von Biomolekülen in Aktion produzieren. So lässt sich aufzeigen, wie unser Auge funktioniert oder wie neue Medikamente wirken.
Licht für Biomoleküle und blitzschnelle Prozesse
Der 16. Mai ist der Internationale Tag des Lichts. Die am PSI betriebene Forschung mit Licht ermöglicht Fortschritte in der Biologie und Pharmazie, dient aber auch zur Entwicklung neuer Materialien für die Datenspeicherung oder neuer medizinischer Technologien.
Erstes Experiment am SwissFEL erfolgreich durchgeführt
Die Jahre des sorgsamen Planens und Aufbauens haben sich ausgezahlt: An der neuesten Grossforschungsanlage des Paul Scherrer Instituts PSI – dem Freie-Elektronen-Röntgenlaser SwissFEL – wurde das erste Experiment erfolgreich durchgeführt. Damit wurden zwei Ziele erreicht: Erstens gibt es schon gleich ein neues wissenschaftliches Ergebnis. Zweitens wird damit das Zusammenspiel der vielen Einzelkomponenten der hochkomplexen Anlage optimiert.
Forschungserfahrung aus Kalifornien kommt Schweizer Röntgenlaser SwissFEL zugute
Ein Freie-Elektronen-Röntgenlaser (FEL) kann extrem schnelle Prozesse sichtbar machen. Ende 2017 werden die ersten Pilotexperimente am Schweizer Freie-Elektronen-Röntgenlaser SwissFEL am Paul Scherrer Institut PSI stattfinden. Zwei aktuelle Publikationen in Science und Nature Communications zeigen, welch herausragende Wissenschaft an einer solchen Anlage möglich ist. Die Arbeiten wurden am Röntgenlaser LCLS in Kalifornien durchgeführt. Mittlerweile sind zwei der führenden Autoren als Wissenschaftler ans PSI übergesiedelt, um ihre Erfahrung beim Ausbau des SwissFEL einzubringen.
Bis zur Grenze des Machbaren
Die Firma Daetwyler baute die Undulatoren für den Freie-Elektronen-Röntgenlaser SwissFEL des Paul Scherrer Instituts PSI auf den Zehntel einer Haaresbreite genau.
Zweite Strahllinie für den SwissFEL
Dieses Jahr starten am Freie-Elektronen-Röntgenlaser SwissFEL die ersten Pilotexperimente. Das mit dem SwissFEL generierte Röntgenlicht wird ein breites Spektrum an Experimenten erlauben. Ab 2020 wird eine zweite Strahllinie für eine noch grössere Vielfalt sorgen.
Der SwissFEL ist eingeweiht
Heute, am 5. Dezember 2016, hat das PSI seine neue Grossforschungsanlage SwissFEL in Anwesenheit von Bundespräsident Johann N. Schneider-Ammann feierlich eingeweiht.
SwissFEL auf der Zielgeraden: Die ersten Elektronen sind da
SwissFEL-Gebäude, 24. August 2016: Im Kontrollraum oberhalb des Strahlkanals des Freie-Elektronen-Röntgenlasers SwissFEL ist die Atmosphäre konzentriert und gespannt. Das Team um Marco Pedrozzi hat sich für diesen späten August-Nachmittag viel vorgenommen. Die letzten Justierungen wurden gemacht – es ist Zeit den grossen Knopf zu drücken und die Elektronenquelle in Betrieb zu setzen. Das Ziel: Der SwissFEL soll seine ersten Elektronen erzeugen. Eine Reportage.
Proteine in Aktion erwischen
Proteine sind unverzichtbare Bausteine des Lebens. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei zahlreichen biologischen Prozessen. Forschende konnten nun zeigen, wie man mit Freie-Elektronen-Röntgenlasern wie dem SwissFEL am Paul Scherrer Institut PSI die ultraschnellen Abläufe, mit denen Proteine ihre Arbeit machen, erforschen kann. Freie-Elektronen-Röntgenlaser erzeugen extrem kurze und intensive Pulse aus Röntgenlicht. Weltweit sind derzeit erst zwei solcher Anlagen in Betrieb. Die Ergebnisse wurden heute im Wissenschaftsmagazin Nature Communications publiziert.
Kooperation mit der Natur
Mit dem SwissFEL entsteht eine neue Landschaft
Kaum gebaut war das Gebäude des Freie-Elektronen-Röntgenlasers SwissFEL schon wieder unter einem Erdwall verschwunden. Seitdem wird auf und im Umfeld der neuen Grossforschungsanlage des PSI gepflanzt und gestaltet. Denn ihre besondere Lage im Wald erfordert eine umgebungsgerechte Einbettung. So ist der SwissFEL von aussen nahezu unsichtbar. Neuer Lebensraum für seltene Tiere und Pflanzen entsteht.
Ab in den Strahlkanal
Seit Herbst 2015 füllt sich der SwissFEL-Strahlkanal mit den Maschinenkomponenten für die neue PSI-Grossforschungsanlage. Stück für Stück werden die vormontierten Komponenten an ihren endgültigen Standort gebracht.
Ins rechte Licht gerückt
Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI konnten mit handelsüblicher Kamera-Technologie Terahertzlicht visualisieren. Damit eröffnen sie nicht nur eine kostengünstige Alternative zum bisher üblichen Verfahren. Auch die Bildauflösung konnten sie im Vergleich um das 25-Fache verbessern. Durch seine besonderen Eigenschaften ist Terahertzlicht für viele Anwendungen interessant. Am PSI wird es bei den Experimenten am Freie-Elektronen-Röntgenlaser SwissFEL zum Einsatz kommen.
Perfekte Strahllinien merkt man nicht
Interview mit Luc PattheyLuc Patthey ist für das Design und die Umsetzung der Strahllinien für den Freie-Elektronen-Röntgenlaser SwissFEL verantwortlich. Im Interview erklärt er, welche Anforderungen die Strahllinien erfüllen müssen, damit die vom SwissFEL erzeugten Röntgenlichtpulse in der optimalen Form zu den Experimenten gelangen und welche Rolle Kooperationen bei der Entwicklung von Strahllinien spielen.
Gemeinsam statt einsam
An SwissFEL und SLS Biomoleküle entschlüsselnProteine sind ein begehrtes, aber widerspenstiges Forschungsobjekt. Eine für Freie-Elektronen-Röntgenlaser wie dem zukünftigen SwissFEL des PSI entwickelte Methode soll ihre Erforschung nun ein grosses Stück vorantreiben. Dabei werden viele identische, kleine Proteinproben in kurzen Abständen hintereinander mit einem Röntgenstrahl durchleuchtet. Damit wird ein bisheriges Hauptproblem der Erforschung von Proteinen umgangen: Proben in ausreichender Grösse herzustellen.
Erste Undulatoren im SwissFEL-Gebäude
Die ersten Undulator-Gestelle sind im SwissFEL-Gebäude angekommen. Rund ein halbes Jahr dauert nun die Fertigmontage. Danach werden die fertigen Undulatoren zur Installation in den SwissFEL-Beschleunigertunnel gebracht.