Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

DFG gibt 2,1 Millionen Euro für neuartige Anlage zur Röntgentomographie in der Materialforschung

21.03.2016

Materialforscher verändern die inneren Strukturen von Werkstoffen, um zum Beispiel Stahl härter, Oberflächen hitzebeständiger oder Batterien leistungsfähiger zu machen. Eine neuartige Röntgentomographie hilft jetzt Saarbrücker Wissenschaftlern dabei, Materialien in Nanodimensionen viel genauer als bisher abzubilden und dabei auch dynamische Prozesse wie etwa die Verformung von Metallen zu analysieren. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert das interdisziplinäre Forschungskonzept und die neue Technologie mit 2,1 Millionen Euro.

Den Antrag dafür hatten Materialwissenschaftler der Universität des Saarlandes und des Fraunhofer-Instituts für Zerstörungsfreie Prüfverfahren gemeinsam mit Informatikern und Mathematikern gestellt.

Die neue Anlage erzeugt Röntgenaufnahmen mit einer bisher im Labor nicht erreichbaren Auflösung von bis zu 60 Nanometern, das ist etwa tausendmal kleiner als ein menschliches Haar. „Wir können mit dieser Röntgentechnologie daher nicht nur kleinste Poren und Risse in Materialien sichtbar machen, sondern erstmalig auch die komplexen inneren Strukturen der Werkstoffe bis hin zu Mikro- oder Nanodimensionen.

Damit können wir noch besser verstehen, warum Werkstoffe durch verschiedene Bearbeitungsschritte ganz neue Eigenschaften erhalten“, erläutert Randolf Hanke, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Zerstörungsfreie Prüfverfahren in Saarbrücken und seit kurzem Honorarprofessor der Saar-Uni. Er ist einer der führenden Wissenschaftler für die experimentelle Entwicklung der Röntgentomographie in Deutschland.

An seinem Lehrstuhl für Röntgenmikroskopie an der Universität Würzburg hat er die nun eingesetzte Röntgentomographie im Rahmen der Exzellenzinitiative entwickelt. Gemeinsam mit Professor Hans-Georg Herrmann, der am Fraunhofer-Institut und der Saar-Uni forscht, und den weiteren Partnern will er die Technologie in Saarbrücken vorantreiben und stellt dafür auch die Räumlichkeiten und den technischen Support zur Verfügung.

Für die Materialforscher an der Saar-Uni ist die Röntgentomographie eine entscheidende Ergänzung der vielfältigen 3D-Analysetechniken, die bereits auf dem Saarbrücker Campus angewendet und entwickelt werden. Diese werden auch dazu dienen, die Aussagekraft der Röntgenaufnahmen zu ergänzen und zu überprüfen, um die Materialien noch besser in allen Details zu verstehen. Mit der bisher schon angewendeten Nanotomographie können die Wissenschaftler zum Beispiel mit einer Genauigkeit von bis zu zehn Nanometern zweidimensionale Serienschnitte von Materialien am Computer zu einem äußerst detaillierten 3D-Modell zusammenfügen.

Die Atomsondentomographie hingegen zeigt die inneren Strukturen der Materialien sogar bis hin zum einzelnen Atom „Wir können also nicht nur analysieren, welche Atome auf welche Weise in einem Werkstoff angeordnet sind, sondern wir veranschaulichen auch die exakte Gitterstruktur der Kristalle und zeigen, welche Nanostrukturen daraus geformt werden.“, erläutert Frank Mücklich, Professor für Funktionswerkstoffe der Saar-Uni.

Im Unterschied zur Röntgentomographie zerstören die bisherigen Verfahren jedoch zwangsläufig die winzigen Proben. Außerdem lassen sich damit Veränderungsprozesse nicht direkt beobachten, sondern nur nachträglich rekonstruieren. Deshalb hat Frank Mücklich mehrere Professoren der Materialforschung mit ins Boot genommen. Durch das Röntgenverfahren kann etwa Christian Motz besonders an den kritischen Stellen noch besser analysieren, wie sich zum Beispiel Stahl verändert, wenn er in die Länge gezogen oder gepresst wird. Auch bei der Forschung an Batterien, der sich Volker Presser widmet, ist es entscheidend zu beobachten, wie sich die inneren Strukturen der Speichermaterialien verhalten, wenn diese be- oder entladen werden. Für das theoretische Verständnis dieser Phänomene entwickeln Stefan Diebels von der Saar-Uni und Peter Gumbsch vom Karlsruher Institut für Technologie neue Modellierungsansätze.

Da bei der Röntgentomographie in kurzer Zeit ungewöhnlich große Datenmengen anfallen, die am Computer strukturiert und analysiert werden müssen, arbeiten die Saarbrücker Materialwissenschaftler zudem eng mit Informatikern und Mathematikern zusammen. „Für die direkte Beobachtung von Veränderungsprozessen ist es entscheidend, dass man die Messdaten sehr genau, aber auch extrem schnell analysieren kann“, erklärt Philipp Slusallek, Informatik-Professor der Saar-Uni und Forscher am DFKI. Mit dem Röntgenverfahren ließen sich darüber hinaus auch viele Materialien im hohen Durchsatz zerstörungsfrei überprüfen. „Neue Programmiermethoden und Algorithmen, die hier in Saarbrücken entwickelt wurden und werden, erlauben es uns, die dabei anfallenden riesigen Datenmengen mit maximaler Leistung und hoher Effizienz zu speichern und zu bearbeiten“, ergänzt Slusallek. An diesen Forschungsprojekten sind auch die Mathematik-Professoren Thomas Schuster und Joachim Weickert, beide Saar-Uni, eng beteiligt.

Die saarländische Ministerpräsidentin Annegret Kramp-Karrenbauer zeigte sich sehr erfreut über die DFG-Bewilligung: „Auch der interdisziplinäre und institutionenübergreifende Ansatz der Saarbrücker Wissenschaftler hat die DFG überzeugt. Die mehr als zwei Millionen Euro für das Spezial-Röntgengerät sind im Saarland sehr gut angelegt, da das Wissenschaftlerteam ausgesprochen zukunftsweisende Forschung im Bereich der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik im Saarland betreibt. Ich kann den Verantwortlichen nur herzlich gratulieren und ihnen wünschen, dass sie mit dem jetzt neu anzuschaffenden Spezialmikroskop zahlreiche bislang ungeklärte Fragen in der Materialforschung beantworten können“, so die Ministerpräsidentin. Das Saarland zahlt an die von Bund und Ländern gemeinsam getragene und finanzierte DFG für ihre Aufgaben der Forschungsförderung jährlich rund 12 Millionen Euro.

Pressemitteilung der DFG zum Großgeräteprogramm:

www.dfg.de/service/presse/pressemitteilungen/2016/pressemitteilung_nr_11/index.html

Pressefotos unter: www.uni-saarland.de/pressefotos

Fragen beantworten:
Prof. Dr. Randolf Hanke
Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren
Mail: randolf.hanke@iis.fraunhofer.de
Tel. 0681/9302-3800

Prof. Dr. Frank Mücklich
Universität des Saarlandes
Tel. 0681/302-70500
Mail: muecke@matsci.uni-sb.de

Hinweis für Hörfunk-Journalisten: Sie können Telefoninterviews in Studioqualität mit Wissenschaftlern der Universität des Saarlandes führen, über Rundfunk-Codec (IP-Verbindung mit Direktanwahl oder über ARD-Sternpunkt 106813020001). Interviewwünsche bitte an die Pressestelle (0681/302-3610).

Weitere Informationen:

http://www.dfg.de/service/presse/pressemitteilungen/2016/pressemitteilung_nr_11/...
http://www.materialwissenschaft.uni-saarland.de
http://www.izfp.fraunhofer.de

Friederike Meyer zu Tittingdorf | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Förderungen Preise:

nachricht ERC-Grants: Fünf neue Projekte an der LMU
11.08.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

nachricht Krankheitserreger beim Reis blockieren
10.08.2017 | Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Förderungen Preise >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Im Focus: Wissenschaftler beleuchten den „anderen Hochtemperatur-Supraleiter“

Eine von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) geleitete Studie zeigt, dass Supraleitung und Ladungsdichtewellen in Verbindungen der wenig untersuchten Familie der Bismutate koexistieren können.

Diese Beobachtung eröffnet neue Perspektiven für ein vertieftes Verständnis des Phänomens der Hochtemperatur-Supraleitung, ein Thema, welches die Forschung der...

Im Focus: Tests der Quantenmechanik mit massiven Teilchen

Quantenmechanische Teilchen können sich wie Wellen verhalten und mehrere Wege gleichzeitig nehmen, um an ihr Ziel zu gelangen. Dieses Prinzip basiert auf Borns Regel, einem Grundpfeiler der Quantenmechanik; eine mögliche Abweichung hätte weitreichende Folgen und könnte ein Indikator für neue Phänomene in der Physik sein. WissenschafterInnen der Universität Wien und Tel Aviv haben nun diese Regel explizit mit Materiewellen überprüft, indem sie massive Teilchen an einer Kombination aus Einzel-, Doppel- und Dreifachspalten interferierten. Die Analyse bestätigt den Formalismus der etablierten Quantenmechanik und wurde im Journal "Science Advances" publiziert.

Die Quantenmechanik beschreibt sehr erfolgreich das Verhalten von Partikeln auf den kleinsten Masse- und Längenskalen. Die offensichtliche Unvereinbarkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

Anbausysteme im Wandel: Europäische Ackerbaubetriebe müssen sich anpassen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neue Einblicke in die Welt der Trypanosomen

16.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Maschinensteuerung an Anwender: Intelligentes System für mobile Endgeräte in der Fertigung

16.08.2017 | Informationstechnologie

Komfortable Software für die Genomanalyse

16.08.2017 | Informationstechnologie