Raster-Kraft-Mikroskop

• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 460926641

Das Institut für Physikalische Chemie der Technischen Universität Clausthal hat seinen Arbeitsschwerpunkt bei weicher Materie an Grenzflächen. Die Bestimmung der Struktur und der viskoelastischen Eigenschaften der Proben (Nanopartikel, Polymer-Adsorbate, Vesikel, Dendrimere, selbstorganisierte Monolagen, …) liegt im Zentrum dieser Forschung. Diese Forschung soll mit einem modernen Raster-Kraft-Mikroskop unterstützt werden, welches erstens auch in Flüssigkeiten und bei Kontrolle des elektrischen Potentials arbeitet, welches zweitens einen Zugang zu den viskoelastischen Eigenschaften der Probe eröffnet, und welches drittens mit anderen Methoden der Grenzflächen-Analytik kombiniert werden kann. Die Kombinierbarkeit betrifft neben einem optischen Invers-Mikroskop insbesondere die Schwingquarz-Mikrowaage (quartz crystal microbalance). Es soll Rasterkraft-Mikroskopie an Proben auf einem Resonator vorgenommen werden, während der Resonator schwingt. Die Separation der Zeitskalen (schnelle Bewegung des Substrats, langsamere Bewegung der Blattfeder) erlaubt neuartige Zugänge zur Dynamik der betreffenden Oberflächen. Dies betrifft Viskoelastizität, (Hochfrequenz-)Tribologie, den Einfluss von elektrischen Potentialen und (Hochfrequenz-)Hydrodynamik. Bei Verwendung von gewöhnlichen Spitzen soll die Bildgebung (mit neuartigen Kontrast-Mechanismen) im Mittelpunkt stehen. Die Verwendung von Kugeln („Colloidal Probe Konfiguration“) soll neue Grundlagen-orientierte Experimente ermöglichen. Ein weiterer Arbeitsschwerpunkt des Instituts liegt bei der Filmbildung aus Latex-Dispersionen. AFM Messungen sollen in-situ an trocknenden Filmen erfolgen. Insbesondere für Klebstoffe soll ein Zusammenhang zwischen der (nichtlinearen) Mikromechanik (Fibrillierung) und den makroskopischen Materialeigenschaften erarbeitet werden. Das Institut für Physikalische Chemie ist umfangreich in Kooperationen mit sowohl den Instituten aus der unmittelbaren Nachbarschaft (Chemie, Physik, Materialwissenschaften) als auch mit den anderen Angehörigen der Universität und mit externen Nutzern eingebunden. Beispielhafte Forschungsziele sind die Piezoelektrizität von Nanopartikeln aus Polyvinylidenfluorid, die Struktur von Graphen-modifizierten Elektroden im Kontext von organischer Elektrosynthese, die Topographie von Gläsern unter mechanischer Belastung nahe an der Spitze von Rissen, die lokale Piezoelektrizität von komplexen Oxiden für Hochtemperatur-Anwendungen, und die Topographie von Mikropräparaten im Kontext der Engineered Artificial Minerals. Das Gerät soll von den Dauerstellen-Inhabern des Instituts betreut werden. Eine kompetente Ausgestaltung der Kooperationen ist so gesichert. Das Gerät soll so die Kohärenz der Forschung an der Hochschule stärken.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Raster-Kraft-Mikroskop
• Gerätegruppe: 5091 Rasterkraft-Mikroskope
• Antragstellende Institution: Technische Universität Clausthal
• Leiter: Professor Dr. Diethelm Johannsmann