HFML-FELIX
HFML-FELIX: High Field Magnet Laboratory (HFML) – Free Electron Laser(s) for Infrared eXperiments (FELIX) laboratorium
HFML-FELIX beschikt over een wereldwijd unieke onderzoeksinfrastructuur, toonaangevend op het gebied van wetenschap en technologie met hoge magnetische velden, infrarood/THz vrije-elektronenlaserstraling en de combinatie daarvan. Door materie te bestuderen onder extreme omstandigheden van hoge magnetische velden en intense straling kunnen moleculen en materialen met ongekende precisie worden onderzocht en naar onbekend terrein worden gebracht, waardoor mogelijk nieuwe fysica en functionaliteiten aan het licht komen. Dit innovatieve onderzoeksprogramma levert een onmisbare bijdrage aan het Nederlandse onderzoeksportfolio, faciliteert een belangrijk partnerschap met het bedrijfsleven, leidt een groot aantal studenten op en speelt in op maatschappelijke uitdagingen op het gebied van gezondheid, energie en slimme materialen, wat de samenleving als geheel ten goede komt.
Infrastructuur en gebruikersdiensten
HFML-FELIX exploiteert vijf resistieve, watergekoelde elektromagneten die worden aangedreven door een 22 MW-voeding met een maximaal magnetisch veld van 38 T. Een 45 T hybride magneet en een speciale levitatiemagneet, met een wereldrecordgradiëntveld, zijn in ontwikkeling. Het instituut biedt een reeks van vier vrije-elektronenlasers die hoogintensieve, breed afstembare en ultrakorte pulsstraling leveren in het infrarood/THz-spectrum (3-1500 µm). FELICE, de vrije-elektronenlaser voor experimenten in de holte, is momenteel de enige in zijn soort ter wereld en levert een 50 tot 100 keer hogere intensiteit op het punt van het experiment. HFML-FELIX is de enige faciliteit ter wereld die statische hoge magnetische velden koppelt aan infrarood/THz vrije-elektronenlasers.
HFML-FELIX fungeert als een internationale open-access gebruikersfaciliteit en publiceert twee keer per jaar een call voor het indienen van voorstellen via online indieningssystemen. Beide calls voldoen aan het Europees Handvest voor toegang tot onderzoeksinfrastructuren. De voorstellen worden beoordeeld door externe selectiecommissies ('PAC' voor FELIX en de EMFL 'SelCom' voor HFML), die zijn samengesteld uit vooraanstaande wetenschappers op de verschillende gebieden van wetenschappelijke expertise die relevant zijn voor de infrastructuur. De belangrijkste evaluatiecriteria zijn de wetenschappelijke waarde en de vraag of de magneten en/of vrije-elektronenlasers de meest geschikte instrumenten zijn voor het onderzoek. De uitkomst van de evaluatie wordt gerapporteerd aan HFML-FELIX en de magneet-/straaltijd wordt zo geregeld dat deze aansluit bij de specifieke behoeften en eisen van de afzonderlijke experimentele campagnes. Bovendien kunnen industriële gebruikers die experimenten uitvoeren onder geheimhouding, een aanvraag indienen via een (versnelde) procedure en worden hen de volledige toegangskosten in rekening gebracht.
Voorbeelden/beschrijving van het type onderzoek
Het elektromagnetische spectrum dat HFML-FELIX biedt, is een grensgebied voor onderzoek in de natuurkunde, (astro)chemie, biologie, materiaalkunde en geneeskunde. Infrarood-/THz-straling is bij uitstek geschikt voor het bestuderen en beheersen van systemen zoals moleculen, clusters en complexen, elektronen in metalen en halfgeleiders, en de collectieve modi van biologisch belangrijke eiwitten. De veelzijdigheid en universaliteit van magnetische velden als onderzoeksinstrument ligt in hun koppeling aan de lading en spin van elektronen waaruit alle materie bestaat. Deze koppeling kan magnetische, elektronische en zelfs structurele faseovergangen in harde gecondenseerde materie-systemen induceren, terwijl de effecten ervan op zachte materie eveneens ingrijpend zijn. Het gebruik van hoge magnetische velden en op versnellers gebaseerde fotonenbronnen is essentieel geweest voor vele baanbrekende ontdekkingen die onder andere hebben geleid tot Nobelprijzen voor natuurkunde, scheikunde en geneeskunde, bijvoorbeeld de Nobelprijs voor natuurkunde in 2010 voor de ontdekking van grafeen.
Bij HFML-FELIX kan onderzoek worden gedaan naar een breed spectrum van fysische, chemische en biologische verschijnselen. Er kunnen experimenten worden uitgevoerd om vrijwel alle toestanden van materie in de vaste, vloeibare en gasvormige fase te onderzoeken, te beheersen en te manipuleren.
Het interne wetenschapsprogramma van HFML-FELIX is georganiseerd rond vijf thema's (externe gebruikers kunnen wetenschappelijke vragen behandelen die buiten deze thema's vallen, mits intense IR/THz-straling en/of hoge magnetische velden relevant zijn):
- Het in kaart brengen en manipuleren van kwantumfasen van materie;
- Niet-evenwichtsfasen van materie;
- Dynamische zelforganisatie van zachte gecondenseerde materie;
- Identificatie van moleculaire structuren en reactiviteit met behulp van geavanceerde infraroodspectroscopie;
- Innovatieve instrumenten voor geavanceerde spectroscopie in hoge magnetische velden en met intense infrarood/THz-lasers.
Toegang tot de infrastructuur
HFML-FELIX publiceert twee keer per jaar een call voor het indienen van voorstellen via online indieningssystemen. De voorstellen worden beoordeeld door panels van vooraanstaande wetenschappers op de verschillende onderzoeksgebieden die relevant zijn voor de infrastructuur. De belangrijkste beoordelingscriteria zijn de wetenschappelijke waarde en de rechtvaardiging voor het gebruik van de magneten en/of vrije-elektronenlasers voor het onderzoek. De uitkomst van de evaluatie wordt gerapporteerd aan het bestuur en de magneet-/straaltijd wordt gepland op basis van de specifieke behoeften en vereisten van de experimentele campagnes. Daarnaast kunnen industriële gebruikers die experimenten uitvoeren onder geheimhouding, een aanvraag indienen via een speciale procedure en worden hen de volledige toegangskosten in rekening gebracht.