The search for improved energy-storage materials has revealed Li- and Na-rich intercalation compounds as promising high-capacity cathodes. They exhibit capacities in excess of what would be expected from alkali-ion removal/reinsertion and charge compensation by transition-metal (TM) ions. The additional capacity is provided through charge compensation by oxygen redox chemistry and some oxygen loss. It has been reported previously that oxygen redox occurs in O 2p orbitals that interact with alkali ions in the TM and alkali-ion layers (that is, oxygen redox occurs in compounds containing Li+–O(2p)–Li+ interactions). Na2/3[Mg0.28Mn0.72]O2 exhibits an excess capacity and here we show that this is caused by oxygen redox, even though Mg2+ resides in the TM layers rather than alkali-metal (AM) ions, which demonstrates that excess AM ions are not required to activate oxygen redox. We also show that, unlike the alkali-rich compounds, Na2/3[Mg0.28Mn0.72]O2 does not lose oxygen. The extraction of alkali ions from the alkali and TM layers in the alkali-rich compounds results in severely underbonded oxygen, which promotes oxygen loss, whereas Mg2+ remains in Na2/3[Mg0.28Mn0.72]O2, which stabilizes oxygen. Alkali-metal-rich compositions (for example, Li[LixM1–x]O2) are promising battery cathode materials that exhibit oxygen redox, which provides additional charge capacity. It is thought to occur in compounds containing alkali ions in the transition metal layers and featuring Li+–O(2p)–Li+ interactions; however, now it is observed in Na2/3[Mg0.28Mn0.72]O2, in which Mg2+ ions are present in the transition metal layer.

In the search for the mechanism of high-temperature superconductivity, intense research has been focused on the evolution of the spin excitation spectrum upon doping from the antiferromagnetic insulating to the superconducting states of the cuprates. Because of technical limitations, the experimental investigation of doped cuprates has been largely focused on low-energy excitations in a small range of momentum space. Here we use resonant inelastic x-ray scattering to show that a large family of superconductors, encompassing underdoped YBa$_2$Cu$_4$O$_8$ and overdoped YBa$_2$Cu$_3$O$_{7}$, exhibits damped spin excitations (paramagnons) with dispersions and spectral weights closely similar to those of magnons in undoped cuprates. %The results are in excellent agreement with the spin excitations obtained by exact diagonalization of the $\bf t-J$ Hamiltonian on finite-sized clusters. The comprehensive experimental description of this surprisingly simple spectrum permits quantitative tests of magnetic Cooper pairing models. A numerical solution of the Eliashberg equations for the magnetic spectrum of YBa$_2$Cu$_3$O$_{7}$ reproduces its superconducting transition temperature within a factor of two, a level of agreement comparable to Eliashberg theories of conventional superconductors.

The concepts and technical realisation of the high-resolution soft X-ray beamline ADRESS operating in the energy range from 300 to 1600 eV and intended for resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) and angle-resolved photoelectron spectroscopy (ARPES) are described. The photon source is an undulator of novel fixed-gap design where longitudinal movement of permanent magnetic arrays controls not only the light polarization (including circular and 0–180° rotatable linear polarizations) but also the energy without changing the gap. The beamline optics is based on the well established scheme of plane-grating monochromator operating in collimated light. The ultimate resolving power E/ΔE is above 33000 at 1 keV photon energy. The choice of blazed versus lamellar gratings and optimization of their profile parameters is described. Owing to glancing angles on the mirrors as well as optimized groove densities and profiles of the gratings, the beamline is capable of delivering high photon flux up to 1 × 1013 photons s−1 (0.01% BW)−1 at 1 keV. Ellipsoidal refocusing optics used for the RIXS endstation demagnifies the vertical spot size down to 4 µm, which allows slitless operation and thus maximal transmission of the high-resolution RIXS spectrometer delivering E/ΔE > 11000 at 1 keV photon energy. Apart from the beamline optics, an overview of the control system is given, the diagnostics and software tools are described, and strategies used for the optical alignment are discussed. An introduction to the concepts and instrumental realisation of the ARPES and RIXS endstations is given.

Abstract Quantum fluctuations in low-dimensional systems and near quantum phase transitions have significant influences on material properties. Yet, it is difficult to experimentally gauge the strength and importance of quantum fluctuations. Here we provide a resonant inelastic x-ray scattering study of magnon excitations in Mott insulating cuprates. From the thin film of SrCuO 2 , single- and bi-magnon dispersions are derived. Using an effective Heisenberg Hamiltonian generated from the Hubbard model, we show that the single-magnon dispersion is only described satisfactorily when including significant quantum corrections stemming from magnon-magnon interactions. Comparative results on La 2 CuO 4 indicate that quantum fluctuations are much stronger in SrCuO 2 suggesting closer proximity to a magnetic quantum critical point. Monte Carlo calculations reveal that other magnetic orders may compete with the antiferromagnetic Néel order as the ground state. Our results indicate that SrCuO 2 —due to strong quantum fluctuations—is a unique starting point for the exploration of novel magnetic ground states.

The spatial organization of gene expression dictates tissue functions in multicellular parasites. Here, we present the first spatial transcriptome of a parasitic flatworm, the common liver fluke Fasciola hepatica. We identified gene expression profiles and marker genes for eight distinct tissues and validated the latter by in situ hybridization. To demonstrate the power of our spatial atlas, we focused on genes with substantial medical importance, including vaccine candidates (Ly6 proteins), drug targets (β-tubulins, protein kinases) and drug resistance genes (glutathione S-transferases, ABC transporters). Several of these genes exhibited unique expression patterns, indicating tissue-specific biological functions. Notably, the prioritization of tegumental protein kinases identified a PKCβ, for which small-molecule targeting caused parasite death. Our comprehensive gene expression map provides unprecedented molecular insights into the organ systems of this complex parasitic organism, serving as a valuable tool for both basic and applied research.