Operando4NeXus – Standardisation of Operando Data and Metadata for NeXus

Operando4NeXus schließt eine kritische Lücke im wissenschaftlichen Datenmanagement durch die Entwicklung eines standardisierten Ansatzes zur Speicherung von Probenumgebungs- (SE) und laborbasierten experimentellen Daten im NeXus-Format. Obwohl NeXus ein internationaler Standard für Neutronen-, Röntgen- und Myonendaten ist, fehlen umfassende Methoden zur konsistenten Repräsentation komplexer Operando-Probenumgebungen und Labordaten über Forschungseinrichtungen hinweg. Moderne Operando-Aufbauten sind oft modular und mobil und werden zwischen Labor- und Beamline-Umgebungen bewegt. Sie erzeugen zeitabhängige, Aufzeichnungen des Probenzustands (z. B. Temperatur, Druck, Gaszusammensetzung, elektrochemische Potentiale), die für die Reproduzierbarkeit und Nachnutzung unerlässlich sind.

Unter Berücksichtigung der Ergebnisse von SECoP@HMC und der im Rahmen des ROCK-IT-Projekts aufgetretenen Fragen zur Datenspeicherung wird sich Operando4NeXus an den Bemühungen einschlägiger Initiativen (z. B. FAIRmat, DAPHNE4NFDI) orientieren und den Ansatz über eine reine Protokollzuordnung hinaus verallgemeinern, um Standards für die Speicherung von Probenumgebungs-, Labor- und Operando-Daten und -Metadaten zu definieren.

Die Projektziele sind:

• (1) Entwicklung eines einheitlichen Standards zur Speicherung von Probenumgebungsdaten und -metadaten in NeXus, der eine nahtlose Kompatibilität zwischen Beamline-Experimenten und laborbasierten/Offline-Messungen gewährleistet;

• (2) Verbesserung der Dateninteroperabilität und Nachnutzbarkeit durch umfassende Metadatenschemata, die die volle Komplexität experimenteller Bedingungen über verschiedene Forschungsumgebungen hinweg erfassen;

• (3) Ermöglichung der Verknüpfung mit externen Wissensbasen (z. B. kontrollierte Vokabulare/Ontologien) zur Unterstützung semantischer Interoperabilität.

Gemeinschaftliche Abstimmung und Nachhaltigkeit stehen im Mittelpunkt: Partner aus mehreren Helmholtz-Zentren und internationalen Forschungseinrichtungen werden eng mit dem NeXus International Advisory Committee (NIAC) und NFDI-Initiativen wie DAPHNE4NFDI und FAIRmat zusammenarbeiten, um sicherzustellen, dass die resultierenden Definitionen breit nutzbar und von der wissenschaftlichen Gemeinschaft weithin akzeptiert sind.

Operando4NeXus ist ein gemeinsames Projekt der Helmholtz-Zentren HZB, HZDR, FZJ, und KIT, gefördert im Rahmen der HMC Projektkohorte 2025. Des weiteren wirken DESY, PSI, ESS und das NFDI-Konsortium FAIRmat als Beobachter am Projekt mit.