Neues Mikroskopiezentrum eröffnet

Gut abgeschirmt ermöglicht das neue Herzstück im Keller des modernen Forschungsbaus an der Universität Duisburg-Essen (UDE) hochauflösende Analysen. Diese sind erforderlich, um maßgeschneiderte Nanomaterialien mit definierten Eigenschaften gezielt herzustellen. Dabei vereint das Mikroskopiezentrum nicht nur Geräte im Wert von insgesamt 5,7 Mio. Euro, sondern bündelt auch Methoden und fachliche Kompetenz.

"Das Mikroskopiezentrum eröffnet den verschiedenen Arbeitsgruppen im NanoEnergieTechnikZentrum (NETZ) die Möglichkeit, ihre Proben mit den jeweils am besten geeigneten Methoden analysieren zu lassen", sagt PD Dr. Nils Hartmann, Leiter des Mikroskopiezentrums. Mit den Großgeräten können sowohl statische Momentaufnahmen der Materialstruktur festgehalten als auch dynamische Prozesse auf der Nanometerskala beobachtet werden. Diese sind etwa in der Synthese und für die Funktion der Materialien bedeutend. Dabei kommen zum Teil sehr aufwändige Geräte zum Einsatz, die nicht nur den finanziellen Rahmen einzelner Projekte und Arbeitsgruppen sprengen würden, sondern auch eine spezielle Expertise zur Planung, Durchführung und Interpretation der Analyse erfordern. Auch für externe Forschungsgruppen und die Industrie können in Kooperation oder in Form von Serviceleistung Untersuchungen durchgeführt werden.

Konkret handelt es sich um ein hochauflösendes, aberrationskorrigiertes Transmissions-Elektronenmikroskop (Cs-korrigiertes TEM) für die morphologische, chemische und strukturelle Charakterisierung auf der atomaren Längenskala, ein Mikrofokus-Röntgen-Photoelektronen-Spektrometer (Mikrofokus-XPS) zur Analyse der chemischen Zusammensetzung und Struktur und der Bindungskonfiguration der Elemente, z.B. des Oxidationsgrads, ein Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometer (TOF-SIMS), um detaillierte Tiefenprofilanalysen und 3D-Analysen der chemischen Zusammensetzung mit einer Empfindlichkeit im ppm-Bereich durchzuführen, ein Raster-Auger-Elektronenmikroskop (SAM) zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung von Ober- und Grenzflächen mit höchster lateraler Auflösung bis in den Sub-10-nm-Bereich und zur schnellen Charakterisierung einzelner Nanostrukturen sowie ein Rasterkraftmikroskop/Rastersondenmikroskop (AFM/SPM) zur Vermessung von Oberflächenstruktur, -topographie und -morphologie sowie zur lateral aufgelösten quantitativen Untersuchung von chemischen, mechanischen und elektrischen/elektronischen Oberflächeneigenschaften.

Dr. Hartmann lobte zur Eröffnung des Mikroskopiezentrums vor allem die Interdisziplinarität und das Know-how seines Teams: "Hier arbeiten künftig Experten aus der Physik, der Chemie und den Ingenieurwissenschaften eng mit den Forschergruppen im NETZ und an der UDE zusammen, um nanostrukturierte Funktionsmaterialien bis ins Detail zu erforschen." Das schafft die Grundlage dafür, dass Materialien für energietechnische Anwendungen entwickelt und optimiert werden können.

Mit der Inbetriebnahme der Großgeräte im Mikroskopiezentrum findet somit ein essenzieller Baustein im Konzept des NETZ seinen Platz und komplettiert die Ausstattung des Forschungsgebäudes am Duisburger Campus: "Jedes der Mikroskope bietet schon einzigartige Möglichkeiten in der Oberflächen- und Nanoanalytik", erklärt Dr. Hartmann. "Doch die Kombination dieser State-of-the-Art-Geräte mit den bereits vorhandenen umfangreichen Synthese- und Verarbeitungsverfahren erlaubt es, die Prozessierung und Struktur der Nanomaterialien zu optimieren und die zugrunde liegenden Mechanismen zu verstehen." Die umfangreichen Möglichkeiten beeindruckten auch Gastreferent Prof. Laurence Marks. Der renommierte Materialwissenschaftler war eigens aus den USA angereist, um über die Struktur und Dynamik von Nanopartikeln und deren Bedeutung in verschiedenen Anwendungsbereichen zu sprechen.

Im NETZ wurden für die empfindlichen Geräte direkt neben den Syntheselaboren spezifische, klimatisierte Labors eingerichtet, um störungsfreie Messungen mit Auflösungen bis in den atomaren Bereich zu ermöglichen. Finanziert wurden die fünf Großgeräte vom Bund und vom Land NRW, hinzukommen Personalmittel der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und der UDE zur Finanzierung des Teams im Mikroskopiezentrum.

» Weitere Informationen

Quelle: Universität Duisburg-Essen