Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Transmissionselektronenmikroskopie: Erstmals Informationen zur Elektronenverteilung nachgewiesen

19.01.2011
In den letzten fünf Jahren hat die sogenannte Aberrationskorrektur die hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) revolutioniert.

Mit Hilfe dieser neuen Gerätetechnik sind Forscher nun in der Lage, Atompositionen im Pikometerbereich genau zu bestimmen. Jetzt verbuchen Wissenschaftler der Universität Ulm und ihre Kooperationspartner einen weiteren Erfolg: Erstmals konnten sie experimentell nachweisen, dass die Details im Bildkontrast hochauflösender Elektronenmikroskopie-Abbildungen nicht nur strukturelle Informationen, also die Positionen der Atome, sondern auch Informationen über die lokale Verteilung der Elektronen enthalten.


Die Verschiebung der Ladungsdichteverteilung aufgrund eines Stickstoff-Substitutionsdefekts im Graphen (rot: Ladungserhöhung, blau: Ladungserniedrigung). Diese Neuverteilung tritt immer um ein einzelnes ersetztes Atom in einem Festkörper auf und wurde erstmals experimentell im Hochauflösungsbild im Transmissionselektronenmikroskop nachgewiesen


Professorin Ute Kaiser von der Zentralen Einrichtung Elektronenmikroskopie an der Universität Ulm

Abbildungen: Uni Ulm

Neben neuen Wegen in der Elektronenmikroskopie und Datenanalyse waren dazu auch die Präparation von atomar genau definierten Proben sowie die Verwendung von niedrigeren Strahlenenergien notwendig. Nur so kann eine Schädigung der Probe im Elektronenstrahl vermieden werden. Diese Forschungsarbeiten sind eingebettet in das Ulmer Großprojekt SALVE (Sub-Angström Low-Voltage Electron Micorscopy), in dessen Rahmen neue Methoden und Gerätetechnik für atomare Abbildungen bei niedrigen Spannungen entwickelt werden sowie in den Sonderforschungsbereich 569 (SFB 569)

„Hierarchische Strukturbildung und Funktion Organisch-Anorganischer Nanosysteme". SALVE wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Baden-Württemberg gefördert, der SFB 569 durch die DFG. Partner im SALVE-Projekt sind die baden-württembergischen Firmen Carl Zeiss AG und die Corrected Electron Optical Systems GmbH (CEOS).

Mit dem neuen Ansatz untersuchen die Wissenschaftler zweidimensionale Materialen von aktuellster technologischer Relevanz: Zum einen das mit Stickstoff dotierte zweidimensionale Material Graphen, eine Monolage von Kohlenstoffatomen, dessen Entdeckung kürzlich mit dem Nobel-Preis geadelt wurde, und zum anderen das neue zweidimensionale Material Bornitrid.

Für das dotierte Graphen kann die Ladungsverschiebung in den Nachbaratomen der Stickstoffdotierung experimentell überprüft werden. Das Verständnis der elektronischen Struktur von Defekten ist dabei eine wichtige Voraussetzung für die weitere Funktionalisierung dieses Materials.

Dank des neuen Ansatzes kann in der Bornitrid-Monolage die partiell ionische Natur der Bornitrid-Verbindung überprüft werden. Die Forschungsarbeit zeigt außerdem, dass für TEM-Messungen mit hoher Präzision neue Methoden zur Bildberechnung und -analyse notwendig sind, die die Verteilung der Valenzelektronen in den chemischen Bindungen mitberücksichtigen.

Der Artikel „Experimental analysis of charge redistribution due to chemical bonding by High Resolution Transmission Electron Microscopy” ist in der Fachzeitschrift Nature Materials erschienen. An der Universität Ulm sind Prof. Ute Kaiser, Prof. Jannik Meyer (jetzt Universität Wien), Simon Kurasch, Dr. Andrey Chuvilin (jetzt CIC nanoGUNE Consolider) und Gerardo Algara-Siller (zudem TU Ilmenau) von der Zentralen Einrichtung Elektronenmikroskopie sowie Prof. Axel Groß und Daniela Künzel, Institut für Theoretische Chemie, an dem Forschungsprojekt beteiligt. Kooperationspartner ist das Stuttgarter Max-Planck-Institut für Festkörperforschung mit Dr. Hye Jin Park, Prof. Viera Skakalova, Dr. Siegmar Roth (zudem Korea University), Dr. Takayuki Iwasaki sowie PD Dr. Ulrich Starke und Dr. Jurgen Smet.

„Experimental analysis of charge redistribution due to chemical bonding by High Resolution Transmission Electron Microscopy” von J.C. Meyer, S. Kurasch, H.-J. Park, V. Skakalova, D. Künzel, A. Groß, A. Chuvilin, G. Algara-Siller, S. Roth, T. Iwasaki, U. Starke, Jürgen H. Smet, and U. Kaiser Nature Materials 2011 doi: doi:10.1038/nmat2941

Weitere Informationen: Prof. Dr. Ute Kaiser, Tel.: 0731 50-22950

Willi Baur | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-ulm.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Planeten außerhalb unseres Sonnensystems: Bayreuther Forscher dringen tief ins Weltall vor
23.02.2017 | Universität Bayreuth

nachricht Kühler Zwerg und die sieben Planeten
23.02.2017 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

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: Wie Proteine Zellmembranen verformen

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor Oliver Daumke vom MDC erforscht. Er und sein Team haben nun aufgeklärt, wie sich diese Proteine auf der Oberfläche von Zellen zusammenlagern und dadurch deren Außenhaut verformen.

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor...

Im Focus: Safe glide at total engine failure with ELA-inside

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded after a glide flight with an Airbus A320 in ditching on the Hudson River. All 155 people on board were saved.

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded...

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Poseidon goes Politics – Wer oder was regiert die Ozeane?

27.02.2017 | Veranstaltungen

Fachtagung Rapid Prototyping 2017 – Innovationen in Entwicklung und Produktion

27.02.2017 | Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Herz-Untersuchung: Kontrastmittel sparen mit dem Mini-Teilchenbeschleuniger

27.02.2017 | Medizintechnik

Neue Maßstäbe für eine bessere Wasserqualität in Europa

27.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wenn der Schmerz keine Worte findet - Künstliche Intelligenz zur automatisierten Schmerzerkennung

27.02.2017 | Medizintechnik