Röntgen-Photoelektronenspektroskop
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das geförderte XPS-Röntgenphotonen Elektronenspektroskop findet Anwendung im Bereich der chemischen Oberflächenanalyse. Mithilfe des XPS können die chemische Zusammensetzung einer Oberfläche, sowie die Bindungsverhältnisse der vorkommenden Elemente bestimmt werden. Im Bereich der Oberflächenmodifikation durch kalte Atmosphärendruckplasmen wird die Oberfläche physikalisch und chemisch verändert. Wesentliche Modifikationen sind Reinigungsprozesse und Oberflächenaktivierungen durch Erzeugung funktioneller Gruppen auf der Oberfläche. Das XPS wird unterstützend für die chemische Auswertung solch aktivierter Flächen eingesetzt. Weiterhin kann das XPS durch Sputterprozesse für Schichtanalysen eingesetzt werden, was Aufschluss über die Schichtzusammensetzung und Schichtstärke ermöglicht. Weiterhin besteht die Möglichkeit einer flächendeckenden Elementanalyse. Es bestehen Kooperationen mit der Technischen Universität Clausthal, der Georg-August-Universität Göttingen und der Universitätsmedizin Göttingen. Die dabei entstandenen Arbeiten sind im Folgenden kurz erläutert. In den Projekten PlaNaWood und PlaNaWood 2 sowie Plasmagestützte Schädlingsbekämpfung im Alltag bestimmt die Plasmachemie, die in Wechselwirkung mit den Holzwerkstoffen sowie den Pflanzen und Schädlingen steht, die Wirkmechanismen. Im Rahmen von PlaNaWood und PlaNaWood 2 werden die Wechselwirkungen von Plasma mit Holz und Holzwerkstoffen näher Untersucht. Hierbei werden neben verschiedenen Plasmabehandlungen unter anderem auch Nanopartikel mit kalten Atmosphärendruck Plasmaspritzen auf die Oberflächen aufgetragen. Die Anwendungen erfolgen unter Anderem für eine Verbesserung der Benetzbarkeit der Oberfläche oder um eine Pilz hemmende Wirkung von Hölzern zu erzielen. Mit Hilfe des XPS wurden die Schichten untersucht um den Oxidationsgrad der Partikel zu bewerten. Ebenfalls wurden die Bindungszustände näher betrachtet. Im Rahmen der Projekte wurde eine Promotion verfasst und es werden drei weitere angestrebt. Im Projekt Plasmagestützte Schädlingsbekämpfung im Alltag wurde die Zusammensetzung von unterschiedlichen Mykotoxinen vor und nach einer Plasmabehandlung untersucht. Innerhalb des Projektes entstehen eine Promotion und mehrere Abschlussarbeiten. Im Projekt PlasBaWirk wurden menschliche Hautzellen der Epidermis und Lipide mit unterschiedlichen Plasmaquellen (µs- & ns-Anregung) behandelt, wobei Kohlenstoff-, Stickstoff-, Sauerstoff- und Schwefelkonzentrationen mithilfe von Detailspektren zur Analyse der Bindungszustände bewertet wurden. Dabei konnte gezeigt werden, dass der Stickstoffanteil zunimmt und die Kohlenstoffkonzentration sinkt, ebenfalls wurde eine entfettende Wirkung beobachtet. Weiterhin besteht eine Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik in Braunschweig sowie dem dazugehörigen Anwendungszentrum in Göttingen. In Rahmen dieser Kooperation wurden unter anderem die Reinigungswirkung und die Schichtmodifikation durch Plasmen auf optischen Bauteilen untersucht. Dabei wurden der Abbau von organischen Materialien und die Modifikation von Schichtsystemen untersucht. Durch die mit dem XPS gewonnenen Erkenntnisse sind neue Fragestellungen entstanden, welche in den Folgeprojekten MAFO und PlaNaWood 2 näher betrachtet werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Impact of Air-Plasma Treatment at Atmospheric Pressure on Wood and Wood Extractives. In: Hughes M., Rautkari L., Uimonen T., Militz H., Junge B. (Hg.). The Eighth European Conference on Wood Modification. Book of Abstracts. S. 80-81
Avramidis G., Wascher R., Militz H., Viöl W.
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Plasma induced effects within the bulk material of wood veneers. Surf Coat Tech, 259: 62-67
Wascher R., Avramidis G., Vetter U., Damm R., Peters F., Militz H., Viöl W.
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Surface Analytics of Atmospheric Pressure Plasma Treated Wood and Wood-Based Materials. Sierke-Verlag, Göttingen
Avramidis G.
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Plasma treatment of heat treated beech veneers for plywood production. In: Lina Nunes, Dennis Jones, Callum Hill, Holger Militz (2014) The Seventh European Conference on Wood Modification. Book of Abstracts, Lissabon, 1-4
Wascher R., Yuvchenko A., Loewenthal L., Avramidis G., Militz H., Viöl W.
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Quantitative analyses of glass via laser-induced breakdown spectroscopy in argon. Spectrochimica Acta Part B 101 (2014) 32-45
Gerhard C., Hermann J., Mercadier L., Loewenthal L., Axente E., Luculescu C.R., Sarnet T., Sentis M., Viöl W.
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Characterization of PMMA/ATH layers realized by means of atmospheric pressure plasma powder deposition. Advances in Condensed Matter Physics 2015 (2015) 980482
Wallenhorst L. M., Dahle S., Vovk M., Wurlitzer L., Loewenthal L., Mainusch N., Gerhard C., Viöl W.
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On the debris formation during atmospheric pressure plasma-assisted laser engraving of stainless steel, in: Gerhard C., Wieneke S., Viöl W (Hrsg.): Laser Ablation: Fundamentals, Methods and Applications. Nova Science Publishers, New York (2015) ISBN 978-1-63482-589-4
Le Meur V., Loewenthal L., Gerhard C., Viöl W.
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(2016) Plasma treatment of wood polymer composites: A comparison of three different discharge types and their effect on surface properties. J Appl Polym Sci 133 (18)
Hünnekens B., Peters F., Avramidis G., Krause A., Militz H., Viöl W.
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Plasma Induced Changes in Human Lipid Composition as Revealed through XPS-Analysis. Natural Science, 2016, 8, 125-137
Hirschberg J., Loewenthal L., Krupp A., Emmert S., Viöl W.
