Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kristalluntersuchung in 3D

05.08.2016

Photonen-Energie als dritte Dimension der kristallographischen Texturanalyse

Ob beim Aufbau von Knochen, Muschelschalen oder Korallen, Lebewesen sind wahre Meister der Kristallisation. Im Labor ist diese erstaunliche Präzision bisher nicht nachzuahmen. Die Vorgänge und oft auch der genaue Aufbau der Biomineralien sind noch weitgehend unerforscht.


Dreidimensionale Röntgenbeugungsmethode zur Bestimmung der kristallographischen Textur

(c) Wiley-VCH

Ein internationales Team stellt jetzt in der Zeitschrift Angewandte Chemie eine dreidimensionale Röntgenbeugungsmethode zur Bestimmung der kristallographischen Textur, das heißt der bevorzugten Orientierung der kleinen Kriställchen in einem Festkörper, vor, die eine bisher beispiellose räumliche Auflösung liefert.

Ob Mineral, Biomineral oder anorganischer Werkstoff – die Anordnung der einzelnen Kristallite hat einen großen Einfluss auf dessen Eigenschaften. Die Textur einer Probe lässt sich durch Röntgenbeugung bestimmen. Röntgenstrahlen werden an der Elektronenhülle der Atome abgelenkt, die von den einzelnen Atomen ausgehenden Wellen interferieren und in Abhängigkeit von Abstand und Anordnung der Atome ergeben sich Beugungsmuster, die von einem Detektor aufgezeichnet werden und Rückschlüsse auf die Anordnung der Kristallite zulassen.

Diese konventionelle Analysemethode liefert aber nur eine Projektion, also zweidimensionale Daten. Dreidimensional räumlich aufgelöste Informationen erfordern die Drehung der Probe im Strahl. Dabei ändert sich jedoch das beleuchtete Probenvolumen, die Signale verschmieren. Komplexe Strukturen lassen sich so schwer untersuchen.

Dieses Hindernis hat ein Team aus Forschern von der Universität für Bodenkultur (BOKU) in Wien, der Universität Gent, (Belgien), dem Deutschen Elektronensynchrotron in Hamburg, dem Europäischen Synchrotron ESRF in Grenoble, der Universität Liverpool sowie der Niederländischen Wissenschaftsorganisation NWO jetzt überwunden. Schlüssel zum Erfolg war, die Probe mit „weißem“ Röntgenlicht aus einem Synchrotron zu bestrahlen, das heißt nicht nur mit einer Energie, sondern mit einem ganzen Energiespektrum.

Das liefert zusätzliche Informationen, da jede Energie anders gebeugt wird. Mit einer speziellen Kamera ließ sich das Beugungsmuster nach Energie getrennt aufzeichnen und so das jeweilige Spektrum in jedem einzelnen Pixel auflösen. Rechenverfahren ermöglichen, die Röntgenphotonenenergie in die fehlende dritte Dimension im Raum zu übersetzen.

Am Beispiel von Kohlenstofffasern, die eine gut bekannte Fasertextur haben, belegten die Forscher um Helga Lichtenegger die Leistungsfähigkeit ihrer Methode. Zudem untersuchten sie die Schale des Amerikanischen Hummers. Sie soll aus Lagen helikal angeordneter mit amorphem Calciumkarbonat mineralisierter Chitinfasern bestehen. Senkrecht zur Chitinschicht sollen Calcit-Kriställchen angeordnet sein. Diese Annahmen konnten jetzt bestätigt und weiter präzisiert werden.

„Unsere neue Methode liefert direkte 3D-Informationen mit einer einzigen Messung – ohne Vorwissen über die Probe“, so Lichtenegger. „Sie erlaubt die Texturanalyse großer Proben mit komplexen Substrukturen und eröffnet so die Möglichkeit, Textur-Änderungen in situ zu verfolgen, etwa während der Kristallisation.“

Angewandte Chemie: Presseinfo 26/2016

Autor: Helga Lichtenegger, Universität für Bodenkultur, Wien (Austria), http://www.boku.ac.at/personen/person/638E88B3F9C61769/

Link zum Originalbeitrag: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201603784

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Weitere Informationen:

http://presse.angewandte.de

Dr. Renate Hoer | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Flashmob der Moleküle
19.01.2017 | Technische Universität Wien

nachricht Verkehrsstau im Nichts
19.01.2017 | Universität Konstanz

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: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise