Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Den Atomen auf der Spur

15.12.2008
Im Laboratorium für Elektronenmikroskopie am KIT wird derzeit ein neues Transmissionselektronenmikroskop installiert, das mit einem Investitionsvolumen von 4,2 Millionen Euro aus Mitteln der Exzellenzinitiative beschafft wurde.

Der Campus Süd des KIT ist die erste universitäre Einrichtung Deutschlands, die mit einem FEI Titan3 80-300 "Cubed" forscht. Lediglich das Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung in Dresden hat ebenfalls ein Gerät dieser Art. Weltweit gibt es nur etwa 10 Geräte.

Das Transmissionselektronenmikroskop ist mit seinen sechs Tonnen ein Schwergewicht. "Mit seinem Auflösungsvermögen von 0,08 nm (1 nm entspricht 0,000000001 m) lassen sich einzelne Atome abbilden und sogar deren Bewegung auf Oberflächen verfolgen", freut sich Professorin Dagmar Gerthsen, Leiterin des Laboratoriums für Elektronenmikroskopie am KIT.

Die Wissenschaftler des KIT werden das neue Mikroskop zur Strukturaufklärung in vielen Bereichen einsetzen, beispielsweise in der Materialforschung, Nanotechnologie, Festkörperphysik, Chemie und sogar in der Biologie. Bis zu 30 Institute können von dem neuen Mikroskop profitieren. "Einmalig in der Transmissionselektronenmikroskopie ist die Möglichkeit, neben der Struktur auch die chemische Zusammensetzung und sogar elektronische Eigenschaften von winzig kleinen Probenbereichen zu analysieren", so Gerthsen. Ein Beispiel dafür seien Quantenpunkte aus Halbleitern, die in effizienten Halbleiterlasern zum Einsatz kämen. Die chemische Zusammensetzung der Quantenpunkte, die sich auf atomarer Skala von Atomebene zu Atomebene ändern kann, lässt sich bei der Herstellung nicht genau kontrollieren. Daher ist es notwendig, diese am Objekt zu analysieren.

In der Materialforschung gilt das Interesse beispielsweise der Anreicherung von Verunreinigungsatomen in Korngrenzen - dies sind die Flächen zwischen den unterschiedlich orientierten Körnern des Materials. Verunreinigungsatome können sich nachteilig auf die Festigkeit von Materialien auswirken, was bis hin zum Bauteilversagen gehen kann. KIT-Wissenschaftler können mithilfe des neuen Mikroskops diese Verunreinigungen abbilden und gleichzeitig chemisch analysieren.

Mit dem Mikroskop ist es auch möglich, Ursachen für die Abnahme der Leistungsfähigkeit von Brennstoffzellen zu untersuchen. Hier stehen die chemischen Reaktionen zwischen Elektroden und Fest-elektrolytmaterial sowie die Entmischungsvorgänge im Elektrolytmaterial selbst im Mittelpunkt, die zu Variationen der chemischen Zusammensetzung auf der Skala von nur wenigen Nanometer führen können.

Ein weiteres Einsatzgebiet der neuen Anschaffung ist die Analyse der Struktur und chemischen Zusammensetzung von neuartigen funktionellen Nanoteilchen und molekularen Strukturen, die beispielsweise künftig in der Medizin als Container für Medikamente oder als elektronische Bauelemente ihre Anwendung finden.

Die Möglichkeit der Holographie im Transmissionselektronenmikroskop erlaubt es zudem, elektrische Felder um Defekte in Halbleitern, die die Beweglichkeit von Ladungsträgern in Halbleiterbauelementen reduzieren, auf einer Nanometerskala abzubilden. Gegenwärtig justieren Techniker noch das neue Mikroskop. "Ab Februar werden wir es voll nutzen können", betont Dagmar Gerthsen.

Im Karlsruher Institut für Technologie (KIT) schließen sich das Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft und die Universität Karlsruhe zusammen. Damit wird eine Einrichtung international herausragender Forschung und Lehre in den Natur- und Ingenieurwissenschaften aufgebaut. Im KIT arbeiten insgesamt 8000 Beschäftigte mit einem jährlichen Budget von 700 Millionen Euro. Das KIT baut auf das Wissensdreieck Forschung - Lehre - Innovation.

Die Karlsruher Einrichtung ist ein führendes europäisches Energieforschungszentrum und spielt in den Nanowissenschaften eine weltweit sichtbare Rolle. KIT setzt neue Maßstäbe in der Lehre und Nachwuchsförderung und zieht Spitzenwissenschaftler aus aller Welt an. Zudem ist das KIT ein führender Innovationspartner für die Wirtschaft.

Dr. Elisabeth Zuber-Knost | idw
Weitere Informationen:
http://www.kit.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Fraunhofer IFAM erweitert den Forschungsbereich »Beschichtungen für Bewuchs- und Korrosionsschutz«
11.01.2017 | Fraunhofer IFAM

nachricht Schrauben mit Köpfchen
10.01.2017 | Technische Universität Chemnitz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Im Focus: Mit Bindfaden und Schere - die Chromosomenverteilung in der Meiose

Was einmal fest verbunden war sollte nicht getrennt werden? Nicht so in der Meiose, der Zellteilung in der Gameten, Spermien und Eizellen entstehen. Am Anfang der Meiose hält der ringförmige Proteinkomplex Kohäsin die Chromosomenstränge, auf denen die Bauanleitung des Körpers gespeichert ist, zusammen wie ein Bindfaden. Damit am Ende jede Eizelle und jedes Spermium nur einen Chromosomensatz erhält, müssen die Bindfäden aufgeschnitten werden. Forscher vom Max-Planck-Institut für Biochemie zeigen in der Bäckerhefe wie ein auch im Menschen vorkommendes Kinase-Enzym das Aufschneiden der Kohäsinringe kontrolliert und mit dem Austritt aus der Meiose und der Gametenbildung koordiniert.

Warum sehen Kinder eigentlich ihren Eltern ähnlich? Die meisten Zellen unseres Körpers sind diploid, d.h. sie besitzen zwei Kopien von jedem Chromosom – eine...

Im Focus: Der Klang des Ozeans

Umfassende Langzeitstudie zur Geräuschkulisse im Südpolarmeer veröffentlicht

Fast drei Jahre lang haben AWI-Wissenschaftler mit Unterwasser-Mikrofonen in das Südpolarmeer hineingehorcht und einen „Chor“ aus Walen und Robben vernommen....

Im Focus: Wie man eine 80t schwere Betonschale aufbläst

An der TU Wien wurde eine Alternative zu teuren und aufwendigen Schalungen für Kuppelbauten entwickelt, die nun in einem Testbauwerk für die ÖBB-Infrastruktur umgesetzt wird.

Die Schalung für Kuppelbauten aus Beton ist normalerweise aufwändig und teuer. Eine mögliche kostengünstige und ressourcenschonende Alternative bietet die an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

14. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

12.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Wie das Wissen in der Technik entsteht

17.01.2017 | Förderungen Preise

Weltweit erste Solarstraße in Frankreich eingeweiht

16.01.2017 | Energie und Elektrotechnik