Finlandiya’dan bilim insanları ile Estonya’daki Tartu Üniversitesi’nden bilim insanları, İsveç Lund’da bulunan İsveç Ulusal Max IV Laboratuvarı’nda bir ışık hattı kurdular. FinEstBeAMS olarak isimlendirilen çalışma için araştırmalar, 2018 sonlarında başladı. Proje Estonya’nın yurtdışında yaptığı birkaç çalışmadan biridir. Yaklaşık 7 milyon euroya mâl olan FinEstBeAms, uluslararası iş birliği ile tamamlanan MAX IV Laboratuvarı’ndaki ilk ışın hattı oldu.
Tartu Üniversitesi’nden fizikçiler, ışın hattının tasarlanması, inşa edilmesi ve çalıştırılması için daha önceden çalıştıkları Finlandiyalı bilim insanları ile beraber deneyler yaptılar. Deneylerin ortaya çıkardığı sonuçlar, yazılan makale ile bilim dünyasına duyuruldu. Deneyin sonuçlarını açıklayan makale, Journal of Molecular Liquids dergisinde yayınlandı.
Araştırmada fotoelektron spektroskopisi kullanılarak gaz halindeki bir fazda [EMIM] [TFSI], [DEME] [TFSI] ve [PYR1,4] [TFSI] iyonik sıvılarının karmaşık elektronik yapılarına bakıldı. İyonik sıvılar, oda sıcaklığında sıvı fazda bulunan temel olarak erimiş tuzlardır. İyonik sıvıların en gelişmiş uygulamalarından biri, geleneksel elektrolitler yerine süper kapasitörlerde kullanımlarıdır.
Süper kapasitörler, yüksek miktarda enerji depolayabilirler ve kısa sürede çok büyük elektrik gücü sağlayabilirler. Bazı iyonik sıvıların süper kapasitörlerde elektrolit olarak kullanılan diğer sıvılardan daha uygun olup olmadığı şimdiye kadar belirlenemedi.
İyonik sıvıların uygulama potansiyellerini anlaşılması, özelliklerinin modellenmesi ve hesaplanması için yapılacak diğer deneylerle beraber, en son deneysel yöntemler kullanılarak elektronik yapılarının ortaya çıkarılması gerekir. İyonik sıvıların elektronik yapılarının temel düzeyde anlaşılması, çeşitli iyonik sıvıların özelliklerini etkileyen ana faktörlerin ortaya çıkmasına yardımcı olur.
UT Fizik Enstitüsü X-ışını Spektroskopisi Laboratuvarı Başkanı Vambola Kisand, gerçekleştirilen çalışma ile ilgili olarak “Işın çizgisi, çalışmaların son derece iyi spektral çözünürlük ve kısa veri toplama süreleriyle yapılmasına izin veren yoğun foton akışıyla bizi şaşırttı. Elde edilen kaliteli veriler mükemmel bir karşılaştırma sağlıyor. Araştırma grubumuz tarafından yürütülen iyonik sıvıların özelliklerinin modellenmesinden elde edilen teorik sonuçların doğrulanmasına yardımcı oldu” dedi.
MAX IV, synchrotron ismi verilen bir dairesel hızlandırıcıdır. Hızlandırıcı, içinde dolaşan birçok elektron demetinin incelenen maddenin iç yapısını, örneğin biyolojik molekülleri veya nano boyutlu materyalleri ortaya çıkarmasını sağlayan parlak kısa dalga radyasyonu yayar. Hızlandırıcı aynı zamanda, elektronik yapının ve çeşitli maddelerin özelliklerinin araştırılması için de uygundur.
MAX IV hızlandırıcısında, bir santimetre çapında paslanmaz çelik bir tüpte, ultra yüksek vakumda elektron demetleri, 528 metrelik bir depolama halkası üzerinde ışık hızının yüzde 99.9999999985 oranına kadar hızlandırılır. Manyetik alan tarafından “evcilleştirilen” elektronlardan yayılan ışık son deneylerin yapıldığı çeşitli uçlara sahip ışın hatlarına yönlendirilir. MAX IV, şu anda dünyanın en modern synchrotronlarından ve en parlak ışık kaynaklarından biridir.
Synchrotron, üniversite araştırma gruplarının çalışmalarından, girişimcilerin faaliyetlerine kadar birçok kişi tarafından kullanılacak şekilde tasarlandı. 2018 yılından beri faaliyette olan MAX IV Laboratuvarı’nın 6 ışın hattı ile bu zamana kadar 500 kullanıcısı var. Kurulacak yeni bir kaç ışık hattı ile beraber laboratuvarın kullanıcı sayısının 2500 civarına çıkması bekleniyor.
Aynı zamanda araştırmalar için nötronlar sunan Avrupa Spallasyon Kaynağı(ESS), MAX IV Laboratuvarı’nın yanında kuruluyor. ESS’de kurulduğunda, MAX IV ve ESS iş birliği halinde Kuzey Avrupa’da deneylerin yapıldığı en büyük araştırma merkezlerinden biri olacak.
MAX IV’deki ışın hattı 5 ile 1.400 eV arasında değişen enerji aralıklarını kapsayan fotonlar sağlayabiliyor. FinEstBeAMS, tek bir atomun, moleküllerin, kümelerin ve nano partiküllerin elektronik yapısının gaz halindeki yüzeylerinde biriktirilmesi ve aynı zamanda yüzeylerde biriktirilmesi için yüksek teknoloji şirketlerinin yanı sıra yüksek kalitede kısa dalga VUV-XUV radyasyonu sunmaktadır.
MAX IV Laboratuvarı’nın yetenekleri bugüne kadar Clifton ve Lumifor gibi Estonyalı şirketler tarafından kullanıldı. Clifton, mikroelektronik için yeni yarı iletken malzemelerin özelliklerini analiz etti. Lumifor ise ortamdaki iyonize edici radyasyonu ölçmek için tıbbi radyografların radyasyon seviyelerini izlemek için kullanılan daha verimli radyasyon dedektörleri geliştirmek için yeni dozimetrik materyaller üzerinde çalıştı.
