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Spettrometro a raggi X superconduttore: dalla Germania arriva il primo strumento di questo tipo presente in tutta Europa, e segna un passo avanti concreto per chi studia i materiali più avanzati. Il dispositivo è entrato in funzione presso la linea di fascio UE52-SGM del sincrotrone BESSY II, e la promessa è di quelle che fanno alzare un sopracciglio agli addetti ai lavori, perché apre la strada all’analisi di campioni piccolissimi o poco concentrati, tagliando in modo netto i tempi per arrivare a risultati scientifici di qualità. Non è un dettaglio da poco. Strumenti come questo permettono di guardare dentro la materia con una precisione che fino a ieri richiedeva pazienza e campioni abbondanti. Adesso le cose cambiano, e cambiano parecchio. Come funziona il nuovo rivelatore Il cuore della macchina è un rivelatore composto da 248 sensori superconduttori. Sono progettati per catturare i fotoni emessi dai campioni con un’efficienza che va da 100 a 1000 volte superiore rispetto ai tradizionali spettrometri a dispersione di lunghezza d’onda. La differenza, messa così in numeri, fa capire bene la portata della cosa. Questi sensori sfruttano la tecnologia array TES superconduttore, un sistema che lavora a temperature bassissime e che riesce a misurare l’energia di ogni singolo fotone con una sensibilità altissima. È proprio questo livello di dettaglio a fare la differenza quando si tratta di analizzare materiali che, fino a poco fa, erano quasi impossibili da studiare nelle condizioni reali. Il progetto non nasce dal nulla né da un solo laboratorio. C’è dietro una collaborazione tra Helmholtz-Zentrum Berlin, il Max Planck Institute for Chemical Energy Conversion e il National Institute of Standards and Technology degli Stati Uniti. Tre realtà, due continenti, un unico strumento che ora lavora a pieno regime in territorio tedesco. Perché cambia il modo di studiare la materia Le tecniche coinvolte hanno nomi che dicono poco al grande pubblico ma moltissimo a chi lavora nel settore, ovvero XES e RIXS. Servono a studiare la struttura elettronica della materia, cioè il modo in cui gli elettroni si dispongono e interagiscono all’interno di un materiale. Conoscere questi meccanismi è fondamentale per sviluppare materiali nuovi, dalle batterie ai catalizzatori, fino ai sistemi per la conversione dell’energia. Il problema, fino ad oggi, era sempre lo stesso. Queste metodologie hanno bisogno di una quantità enorme di fotoni per dare misure affidabili. Tradotto, significa che servivano campioni grandi oppure ad alta concentrazione, escludendo di fatto tutta una serie di situazioni più realistiche e interessanti dal punto di vista scientifico. Con il nuovo spettrometro installato su BESSY II, questo limite viene aggirato in maniera elegante. Catturando molti più fotoni nello stesso tempo, lo strumento consente di lavorare anche su quantità di materiale ridotte, ottenendo comunque dati solidi e in tempi molto più rapidi. È il tipo di salto tecnologico che non fa rumore sui giornali generalisti, ma che dentro i laboratori vale tantissimo. L’aspetto interessante è che questo apre scenari prima impraticabili. Materiali rari, costosi da produrre o disponibili solo in piccole quantità potranno finalmente essere analizzati con lo stesso livello di precisione riservato fino a poco fa ai campioni più generosi. E per la ricerca tedesca, ma più in generale per quella europea, avere il primo strumento del genere sul proprio territorio rappresenta un vantaggio competitivo che si farà sentire negli anni a venire.

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Spettrometro a raggi X superconduttore: il primo in Europa è in Germania