Hochdruck mit Neutronen am MLZ

  Hochdruckzelle Urheberrecht: © IfK

Ziel des Projektes ist die Entwicklung und Optimierung der Hochdruckprobenumgebung an vier verschiedenen Instrumenten am Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ) in Garching: MIRA, DNS, POLI, und HEiDi. Das Projekt stärkt die Zusammenarbeit zwischen zwei universitären Gruppen (RWTH Aachen University und der Technischen Universität München) und dem Jülich Centre for Neutron Science am MLZ. Die technischen Ziele umfassen

(1) die Implementierung von multi-parametrischen Studien unter hohem Druck und im magnetischen Feld als Funktion der Temperatur unter Einsatz eines ortsempfindlichen Detektors (PSD) an POLI und HEiDi,

(2) die Entwicklung von geeigneter Software für die Datenanalyse von PSD Daten unter besonderer Berücksichtigung von Effekten, die auf die Hochdruckprobenumgebung zurückzuführen sind ("diamond dips")

(3) die Entwicklung und Fertigung von Transmissiondiamantstempelzellen und sogenannten "opposed-anvil" Zellen für POLI, HEiDi und MIRA,sowie die

(4) Entwicklung, Fertigung und Optimierung von Klemmzellen für POLI, MIRA, und DNS.

  Hochdruckzellen Urheberrecht: © IfK Druckzellen für Einkristalldiffraktion: panDAC (links), memDAC (Mitte), Klemmzelle (rechts)

Unser Ziel ist ein und dieselbe Probe, im Idealfall in derselben Zelle, mit den verschiedenartigen experimentellen Methoden, die an den vier Instrumenten zur Verfügung stehen, zu untersuchen. Dieser Ansatz bietet den Vorteil, dass die Hochdruckprobenumgebung zwischen den komplementären Messplätzen am MLZ geteilt werden kann. Die erfolgreiche Implementierung von Hochdrucktechniken dient der Gewinnung einer neuen, breiten und multidisziplinären Nutzergemeinschaft und steigert die internationale Wettbewerbsfähigkeit des MLZ im internationalen Vergleich. Die Verfügbarkeit von Probenumgebung für Studien unter gleichzeitiger Variation von Druck, Temperatur und magnetischem Feld ermöglicht die Bearbeitung neuer, wissenschaftlicher Fragestellungen wie z .B. druck-induzierte Quantenphänomene oder multiparametrische Studien an funktionalen Materialien.

An dem Thema arbeitende Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter:

Dr. Martin Meven (Instrumentwissenschaftler HEiDi@MLZ, Projektleiter)
Dr. Andrzej Grzechnik (Projektwissenschaftler/Druckzellenentwicklung, RWTH)
Muni Kishore Babu Poli, M. Sc. (Projekttechniker, RWTH@MLZ)
Wolfgang Luberstetter (Instrumenttechniker HEiDi/POLI@MLZ)

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter von anderen Institutionen:

Dr. Robert Georgii (Instrumentwissenschaftler MIRA@MLZ, TUM)
Dr. Yixi Su (Instrumentwissenschaftler DNS@MLZ, JCNS)
Prof. Dr. Karen Friese (stellvertretende Institutsleiterin JCNS-2)
Andreas Eich (Brückendoktorand JCNS)

Publikationen:

Eich, Andreas; Hölzle, M.; Su, Y.; Hutanu, Vladimir; Georgii, R.; Beddrich, L.; Grzechnik, Andrzej: Clamp cells for high pressure neutron scattering at low temperatures and high magnetic fields at Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ). High Pressure Research (2020), 1-9. DOI: 10.1080/08957959.2020.1841759

Grzechnik, Andrzej; Meven, Martin; Paulmann, C.; Friese, Karen: Combined X-ray and neutron single-crystal diffraction in diamond anvil cells. J. Appl. Cryst. 53(1) (2020), 1 - 6. DOI: 10.1107/S1600576719014201

Eich, Andreas; Grzechnik, Andrzej; Caron, L.; Cheng, Y.; Wilden, J.; Deng, H.; Hutanu, Vladimir; Meven, Martin; Hanfland, M.; Glazyrin, K.; Hering, P.; Herrmann, M. G.; Haddouch, M. A.; Friese, Karen: Magnetocaloric Mn5Si3 and MnFe4Si3 at variable pressure and temperature. Mater. Res. Express 6 (2019), 096118; DOI: 10.1088/2053-1591/ab33b3

Cheng, Yao; Brenk, Janik; Friedrich, Bernd; Perßon, Jörg; Maraytta, Nour; Gibson, James S. K.-L.; Korte-Kerzel, Sandra; Roth, Georg; Su, Yixi; Zhu, Fengfenz, Paulmann, Carsten; Grzechnik, Andrzej: Ni-Cr-Al alloy for neutron scattering at high pressures. Materials science and technology 36 (2019), 949-954. DOI: 10.1080/02670836.2019.1578077

Grzechnik, Andrzej; Meven, Martin; Friese, Karen: Single-crystal neutron diffraction in diamond anvil cells with hot neutrons. Journal of Applied Crystallography 51 (2018), 351-356. DOI: 10.1107/S1600576718000997

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Förderung:

Bundesministerium für Bildung und Forschung, Projektträger DESY
Projekttitel: Entwicklung und Optimierung von Hochdruck-Probenumgebung für polarisierte und unpolarisierte Neutronendiffraktion und Spektroskopie an den Instrumenten HEiDi, POLI, MIRA und DNS am Heinz Maier-Leibnitz Zentrum
Förderkennzeichen: 05K19PA2
Laufzeit: 01.07.2019 – 30.06.2022

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Jülich Center for Neutron Science, Forschungszentrum Jülich