Sebuah terobosan besar dalam dunia penelitian sinar-X kini telah resmi beroperasi di fasilitas BESSY II. Instrumen mutakhir ini merupakan hasil kolaborasi strategis antara Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), MPI-CEC dari Jerman, serta National Institute of Standards and Technology (NIST) asal Amerika Serikat. Alat ini tercatat sebagai spektrometer Transition Edge Sensor (TES) pertama dan satu-satunya yang beroperasi di fasilitas sinkrotron di Eropa.
Sistem baru ini menghadirkan peningkatan drastis dalam efisiensi deteksi foton dibandingkan dengan spektrometer emisi sinar-X dispersif panjang gelombang konvensional. Dengan tingkat sensitivitas yang mencapai 100 hingga 1.000 kali lipat lebih tinggi, para peneliti kini memiliki kemampuan untuk menganalisis material dengan tingkat akurasi yang sebelumnya tidak terjangkau oleh teknologi standar.
Fasilitas seperti BESSY II memang dikenal mampu menghasilkan sinar-X sinkrotron yang sangat terang dan intens untuk menganalisis berbagai material. Namun, teknik seperti X-ray Emission Spectroscopy (XES) dan Resonant Inelastic X-ray Scattering (RIXS) selama ini memiliki kendala besar karena membutuhkan jumlah foton yang sangat banyak, sehingga terbatas hanya pada sampel terkonsentrasi atau material padat (bulk).
Régis Decker, ilmuwan penanggung jawab instrumen ini di HZB, menjelaskan bahwa sensor array TES yang digunakan beroperasi dengan efisiensi yang jauh melampaui spektrometer konvensional. Peningkatan sensitivitas ini memungkinkan para ilmuwan untuk mengeksplorasi properti elektronik dari material atom yang sangat tipis, struktur nano, serta sampel molekuler yang sangat encer dengan lebih efektif.
Teknologi ini juga membawa dampak efisiensi waktu yang signifikan bagi komunitas ilmiah. Eksperimen yang biasanya memakan waktu berjam-jam untuk pengumpulan data kini dapat diselesaikan dalam hitungan menit saja. Hal ini membuka pintu bagi riset di bidang kimia molekuler, biologi molekuler, hingga pemahaman mendalam tentang properti kuantum pada sistem dimensi rendah seperti monolayer atom.
Inti dari spektrometer canggih ini terdiri dari 248 sensor yang didinginkan hingga suhu mendekati nol mutlak, yakni 25 milli-Kelvin, menggunakan sistem pendingin dilusi He4-He3 yang mirip dengan teknologi komputer kuantum. Saat foton mengenai sensor, terjadi perubahan resistensi listrik yang diukur melalui sirkuit berbasis Superconducting Quantum Interference Devices (SQUIDs). Saat ini, tim peneliti mulai membuka kesempatan bagi komunitas ilmiah untuk mengajukan proposal riset guna memanfaatkan fasilitas revolusioner ini.