Aktuelles | MBI | 29-01-2021

Dr. Michael Schneider erhält den European XFEL Young Scientist Award

Der European XFEL Young Scientist Award würdigt herausragende Beiträge von jungen Forschern in der Anfangsphase ihrer Karriere zur Forschung am European XFEL.

Dr. Michael Schneider

Michael Schneider erhielt den Preis für seine wichtigen Beiträge in drei verschiedenen Bereichen im Zusammenhang mit Beugungsexperimenten mit weicher Röntgenstrahlung am European XFEL.

Die von Freie-Elektronen-Lasern erzeugten Röntgenpulse werden typischerweise auf wenige Mikrometer fokussiert, um extreme Röntgenintensitäten an der Probe im wissenschaftlichen Instrument zu erreichen. In seiner Doktorarbeit entwickelte Michael Schneider einen Ansatz zur genauen Beobachtung des Strahlprofils auf einer Festkörperprobe, die in einem Beugungsexperiment mit Röntgenpulsen bestrahlt wird. Das Beugungsmuster wird dabei in Transmission auf einem 2D-Detektor aufgenommen. Michael Schneiders Ansatz erlaubt es nun, gleichzeitig mit dem Beugungsbild der zu untersuchenden Probe ein Bild der räumlichen Intensitätsverteilung des Röntgenpulses auf der Probe aufzunehmen – und zwar mit dem selben Detektor. Dieser Ansatz ermöglicht quantitative Untersuchungen von Effekten, die bei sehr hohen Röntgenintensitäten in Beugungsexperimenten auftreten. Als eigenständiges und einfach zu nutzendes Werkzeug wird sein „Curved Grating Monitor“-Ansatz nun routinemäßig zur Abbildung und Optimierung des Röntgenfokus an Instrumenten für weiche Röntgenstrahlung an verschiedenen Synchrotronstrahlungsquellen und Freie-Elektronen-Lasern weltweit eingesetzt, insbesondere auch am Spectroscopy and Coherent Scattering (SCS) Instrument des European XFEL.

Mit der Entwicklung einer neuen Generation von 2D-Röntgendetektoren können große Beugungsmuster mit noch nie dagewesener Geschwindigkeit aufgenommen werden, was neue Möglichkeiten für die Forschung eröffnet. Am European XFEL ermöglicht der DSSC-Detektor die Aufnahme von Beugungsmustern mit weicher Röntgenstrahlung und erzeugt dabei einen maximalen Datenstrom von etwa 17 GB pro Sekunde. In den ersten wissenschaftlichen Messzeiten am European XFEL – kurz nach der Ankunft des DSSC-Detektors am SCS-Instrument – arbeitete Michael Schneider zusammen mit der XFEL-Gruppe für Datenmanagenment an der Entwicklung einer Softwaresammlung, die das Filtern, Sortieren und Durchforsten der DSSC-Daten in kürzester Zeit ermöglicht. Die Software erlaubt es den Forschern, die wissenschaftlich relevanten Informationen schnell aus dem riesigen Datenstrom zu extrahieren und ihre Experimente entsprechend zu steuern, was eine effiziente Nutzung der zur Verfügung stehenden Messzeit ermöglicht. Michael Schneider war an mehreren Messkampagnen am European XFEL beteiligt und nutzte dort sein physikalisches Verständnis, um seine Software an die unterschiedlichen Bedürfnisse der jeweiligen Experimente anzupassen. Das Preiskomitee würdigte Schneiders Beitrag zur Ermöglichung wissenschaftlicher Experimente mit dem DSSC-Detektor in der Frühphase der Nutzung des European XFEL. Dabei hob es insbesondere auch seinen Gemeinschaftsgeist hervor, das Softwarepaket öffentlich zugänglich zu machen – es ist nun in die Standardsoftware zur Datenanalyse an SCS integriert und für alle Nutzer zugänglich.

Im Rahmen seiner eigenen wissenschaftlichen Agenda war Michael Schneider Teil eines Teams unter der Leitung des Max-Born-Instituts (MBI), Berlin, und des Massachusetts Institute of Technology (MIT), das untersuchte, wie spezielle magnetische Texturen in dünnen metallischen Schichten mit ultrakurzen Infrarot-Laserpulsen erzeugt werden können. Dazu wurden Beugungsexperimente mit dem DSSC-Detektor durchgeführt, um insbesondere zu verstehen, wie die Topologie der magnetischen Strukturen im Prozess verändert wird. Im Zusammenspiel mit theoretischen Simulationen waren die zeitaufgelösten Beugungsexperimente am SCS-Instrument entscheidend, um die Dynamik des Prozesses zu untersuchen und so den Mechanismus der Topologieänderung zu entschlüsseln. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Materials im Jahr 2020 präsentiert.

Kontakt

Max-Born-Institut für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie
Dr. Michael Schneider
Tel. 030 6392-1343
E-Mail michael.schneidermbi-berlin.de

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