Rasterelektronenmikroskop
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Rasterelektronenmikroskop mit Focused Ion Beam (REM‐FIB) wird von den verschiedenen Arbeitsgruppen aus dem Bereich Materialwissenschaft, Astrophysik, Chemie, Pharmazie und Geographie in höchst unterschiedlichen Aufgabenstellungen genutzt. Dabei kommen die spezifischen Ausstattungsmerkmale in unterschiedlicher Weise zur Anwendung. Bei den Projekten „Reconstruction of the hydrological cycle on the Tibetian Plateau (Prof. Dr. Roland Mäusbacher, Institut für Geographie)“, „RAIN, Regional Archives for Integrated Investigations, South Africa. Lakustrine Sedimente und Mikrofossilien (Dr. Haberzettl, Institut für Geographie)“ handelt es sich um Verbundprojekte zum Klimawandel und dessen Auswirkungen auf den hydrologischen Kreislauf und die Funktion verschiedener Ökosysteme. Auf dem Tibet‐Plateau erfolgen die Untersuchungen ausschließlich an Seesedimenten, während in Afrika auch marine Sedimente als Vergleichsarchiv herangezogen werden. Analysiert werden verschiedene Proxies (sedimentologische, geochemische und biologische), die Änderungen in den verschiedenen Kompartimenten der Ökosysteme anzeigen. Das Gerät wird in erster Linie für die Analyse der Mikrofossilien (Ostrakoden, Diatomeen, Pflanzenreste) eingesetzt. Im Rahmen des Projektes „Labormessungen der Fern‐Infrarot‐ und Millimeter‐Staubopazität bei tiefen Temperaturen (Dr. H. Mutschke, Astrophysikalisches Institut) werden Silikatgläser als Analogmaterialien des kosmischen Staubes synthetisiert und spektroskopisch untersucht. Die Homogenität und akkurate chemische Zusammensetzung ist dabei von großer Bedeutung, da z.B. der Eisengehalt der Gläser ein wichtiger Parameter ist. Hierzu findet das REM mit dem Schwerpunkt auf der EDX‐Analyse Anwendung. Im Projekt “Investigation of cochleate formulation and cochleate cell membrane interaction (Prof. Dr. Fahr, Institut für Pharmazie)” werden Cochleate – aufgerollte Lipidlayer aus negativ geladenen Phospholipiden – in gefrorenem Zustand untersucht. Die genaue Struktur und der Mechanismus des Aufrollens aus den ursprünglichen vesikulären Strukturen sind bis dato unbekannt. Alle mit dem REM‐FIB untersuchten Cochleate zeigten Strukturen mit offenen Enden mit einem zentralen, durchgängigen Kanal. Neben diesen tubulären Strukturen wurden auch flache, mit den Cochleaten assoziierte Lipidstrukturen entdeckt, die ein Intermediat der Cochleatbildung darstellen. Im Projekt “New ceramic processes and their mechanical characterization“ (Prof. Guillon, Otto‐Schott‐ Institut für Materialforschung) wird das Gefüge von Sinterwerkstoffen qualitativ und quantitativ bewertet. Untersuchte Materialien sind Bariumtitanat und Nickel in Multischichtkondensatoren, Zinkoxid und Zirkondiborid als Modellwerkstoffe für das durch elektrische Feld unterstütztes Sintern und durch Softlithographie strukturierte Schichten. Im Projekt “Low temperature sintering processes and inks (Prof. Schubert, Institut für Organische und Makromolekulare Chemie)“ werden gesinterte Silbernanopartikeltinten, die mit Hilfe der Inkjet‐Technik aufgetragen wurden, untersucht. In beiden Projekten wird die Morphologie der gesinterten Materialien und Phasenverteilung in der Querschnittspräparation bei hoher Auflösung untersucht. Die Zusammenarbeit mit dem Leibniz‐Institut für Naturstoffforschung und Infektionsbiologie – Hans Knöll Institut (HKI), „Studying biofilm formation on biomaterials by a combined experimental and theoretical approach – a contribution to win the race for the surface“ (PD Dr. Bossert, Otto‐Schott‐Institut für Materialforschung), „Control of microbial adhesion through physically and chemically nanostructured materials surfaces for the reduction of materials‐associated infections (Prof. Jandt, Otto‐Schott‐Institut für Materialforschung)“, befasst sich mit der Biofilmbildung auf Biomaterialien mit dem Ziel der Reduktion implantatassoziierter Infektionen. Der Schwerpunkt liegt hier insbesondere auf der Untersuchung der Wechselwirkung der Mikroorganismen mit den Biomaterialien in Abhängigkeit der physikochemischen Oberflächeneigenschaften wie Topographie und Benetzbarkeit. Mit hochauflösender REM‐FIB und Querschnittspräparation wurde u.a. die bakterielle Adhäsion und Biofilmbildung quantifiziert. Es wurde gezeigt, dass die bakterielle Adhäsion in Abhängigkeit ihrer Adhäsionsphase von einem Zusammenspiel von Benetzbarkeit und Topographie der Materialien kontrolliert wird. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen bilden die Grundlage für einen DFG‐Gemeinschaftsantrag.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- In-situ synchrotron X-ray transmission microscopy of the sintering of multilayers. Applied Physics Letters, 102 (2013) 223107
Yan, Z; Guillon, O; Martin, CL; Wang, S; Lee, CS; Bouvard D
- Laboratory measurements of the far-infrared to millimeter dust opacity of amorphous Mg/Fe silicates. In: The Life Cycle of Dust in the Universe: Observations, Theory, and Laboratory Experiments, ed. C. Kemper et al., Proceedings of Science, Trieste, PoS(LCDU 2013)140
Mohr, P; Mutschke, H; Lewen, F
- Measurement and modeling of diameter distributions of particulate matter in terrestrial solutions. Geophysical Research Letters 40 (2013) 1317
Levia, DF; Michalzik, B; Bischoff, S; Näthe, K; Legates, DR; Gruselle, MC; Richter, S
- Physical vapor deposited titanium thin films for biomedical applications: Reproducibility of nanoscale surface roughness and microbial adhesion properties. Applied Surface Science 280 (2013) 578
Lüdecke, C; Bossert, J; Roth, M; Jandt KD
- Biomimetic 3D hydroxyapatite architectures with interconnected pores based on electrospun biaxially orientated PCL nanofibers. RCS Advances 4 (2014) 14833
Su, Z; Li, J; Ouyang, Z; Arras, MML; Wie, G; Jandt, KD
(Siehe online unter https://doi.org/10.1039/C3RA46457A) - Enhanced mechanical properties of a novel, injectable, fiber-reinforced brushite cement. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials (2014)
S. Maenz, E. Kunisch, M. Mühlstädt, A. Böhm, V. Kopsch, J. Bossert, R. W. Kinne, K. D. Jandt
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2014.07.028) - Flash sintering of nanocrystalline zinc oxide and its influence on microstructure and defect formation. Journal of the American Ceramic Society 97 (2014), 1728
Schmerbauch, C; Gonzalez-Julian, J; Röder, R; Ronning, C.; Guillon, O
(Siehe online unter https://doi.org/10.1111/jace.12972) - Reproducible biofilm cultivation of chemostat-grown escherichia coli and investigation of bacterial adhesion on biomaterials using a non-constant-depth film fermenter. PLOS ONE 9 (2014) e84837
Luedecke C; Jandt, KD; Siegismund, D; Kujau, MJ; Zang, E; Rettenmayr, M; Bossert, J; Roth, M
(Siehe online unter https://doi.org/10.1371/journal.pone.0084837) - Towards singlepass plasma sintering: temperature influence of atmospheric pressure plasma sintering of silver nanoparticle ink. Journal of Materials Chemistry C 2 (2014) 1642
Wünscher, S; Stumpf, S; Perelaer, J; Schubert, US
(Siehe online unter https://doi.org/10.1039/C3TC32120G)
