Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Einzigartiges Röntgenmikroskop in Betrieb genommen

27.11.2009
Genauer als jemals zuvor lassen sich Oberflächen durch ein bisher einzigartiges Röntgenmikroskop, das NanoXAS-Mikrospektroskop, chemisch abbilden.

Möglich ist das, weil die Stärken zweier Nanosonden verknüpft werden: die der Rasterkraftmikroskopie und der Röntgenmikrospektroskopie.

Das NanoXAS-Mikrospektroskop wurde durch die Kollaboration des Schweizer Paul-Scherrer-Instituts mit Prof. Dr. Rainer Fink vom Department Chemie und Pharmazie der Universität Erlangen-Nürnberg und Prof. Dr. Eckhart Rühl von der Freien Universität Berlin mit Förderung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) aufgebaut.

Im November 2009 wurde das neue Instrument mit einer feierlichen Zeremonie offiziell eingeweiht.

Mit der fortschreitenden Miniaturisierung in technologischen Produkten ist es nötig, Materialien mit höchster Ortsauflösung zu untersuchen. Eine Vielzahl von Mikrosonden, die Abbildungen auf der Längenskala weniger Nanometer liefern, steht bereits zur Verfügung. Wenn nun gleichzeitig die chemischen und magnetischen oder elektrischen Eigenschaften auf derselben Längenskala erforscht werden können, bedeutet das einen großen Schritt nach vorn. Das neue NanoXAS-Mikroskop an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz (SLS) des Paul-Scherrer-Instituts soll dies leisten und eine beinahe nanometergenaue "chemische oder magnetische Landkarte" eines Materials erstellen.

NanoXAS kombiniert die Röntgenabsorptionsanalyse (XAS) und die Rastersondenmikroskopie. Mit XAS kann man bestimmen, welche chemischen Elemente in welchem chemischen oder magnetischen Zustand in einem Material enthalten sind - bei den derzeit besten Geräten für Bereiche, die nur einige zehn Nanometer groß sind. Mit der Rastersondenmikroskopie, bei der man eine Oberfläche mit einer feinen Spitze abtastet, kann man im günstigsten Fall die genaue Position von jedem einzelnen Atom bestimmen. Die Kombination der beiden Methoden erlaubt es erstmals, gleichzeitig zu bestimmen, wo sich Atome befinden und zu welchem chemischen Element sie gehören. So erhält man ein Abbild der Struktur und der Eigenschaften von Materialien mit nahezu atomarer Genauigkeit.

Die mikrospektroskopische Analytik mit Röntgenstrahlen erfordert sehr hohe Leuchtdichten, die bislang nur an so genannten Elektronenspeicherringen verfügbar ist. Dort wird sehr intensives und energiereiches Licht, die sogenannte Synchrotronstrahlung, erzeugt. Mit speziellen Röntgenoptiken werden die Strahlen auf einen Durchmesser von wenigen 10 Nanometern gebündelt - das ist das "erste Auge". Im NanoXAS-Mikroskop werden die mithilfe der Nanofabrikation modifizierten Spitzen eines Rasterkraftmikroskops als feinste Elektronendetektoren eingesetzt, ein "zweites Auge", um die Ortsauflösung eines gewöhnlichen Röntgenmikroskops drastisch zu verbessern. Auf diese Weise können bislang unerreichte Auflösungen in der Röntgenmikroskopie erzielt werden.

Die Anwendungen konzentrieren sich zunächst auf den Bereich der Materialforschung, etwa auf neuartige Magnetstrukturen für die Speichertechnologie oder organische Nanostrukturen für die Molekularelektronik. Die Arbeiten des Erlanger Forscherteams bei NanoXAS befassen sich beispielsweise mit organischen Dünnschichten für den Einsatz in der molekularen Elektronik. Mithilfe der Röntgenspektroskopie lassen sich die lokalen chemischen Eigenschaften analysieren und danach mit strukturellen Eigenschaften aus den Ergebnissen der Rastersondenmikroskopie in Beziehung setzen. Damit sollten Transporteigenschaften im organischen Bauteil mit strukturellen Inhomogenitäten korreliert werden können. Kleinste Änderungen in der elektronischen Struktur sind mithilfe der Röntgenabsorption spektroskopisch nachweisbar. Andere Untersuchungsobjekte sind kohlenstoff-basierte Nanosysteme (Nanoröhren) oder organische Hybridmaterialien für medizinische Anwendungen, zur bildgebenden Analytik (sogenannte "microballoons") oder Mikrogele, die als Container für Pharmawirkstoffe ("drug delivery") geeignet sind.

Prof. Fink betreibt zusammen mit den Schweizer Partnern bereits seit vier Jahren das Mikrospektroskop PolLux am Paul-Scherrer-Institut (PSI), das sehr erfolgreich für die Material- und Umweltforschung eingesetzt wird. Für die beiden Mikrospektroskopie-Projekte hat die Arbeitsgruppe am Erlanger Lehrstuhl für Physikalische Chemie II insgesamt 1,7 Millionen Euro vom BMBF eingeworben.

Die Universität Erlangen-Nürnberg, gegründet 1743, ist mit 27.000 Studierenden, 550 Professorinnen und Professoren sowie 2000 wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern die größte Universität in Nordbayern. Schwerpunkte in Forschung und Lehre liegen an den Schnittstellen von Naturwissenschaften, Technik und Medizin in engem Dialog mit Jura und Theologie sowie den Geistes-, Sozial- und Wirtschaftswissenschaften. Seit Mai 2008 trägt die Universität das Siegel "familiengerechte Hochschule".

Weitere Informationen für die Medien:

Prof. Dr. Rainer Fink
Tel.: 09131/85-27322
rainer.fink@chemie.uni-erlangen.de

Sandra Kurze | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-erlangen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau
17.11.2017 | Universität Ulm

nachricht Zwei verdächtigte Sterne unschuldig an mysteriösem Antiteilchen-Überschuss
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für Kernphysik

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte