Environmental und in-situ Rasterelektronenmikroskop

• Fachliche Zuordnung: Materialwissenschaft
• Förderung: Förderung in 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 525594585

Die Ausrichtung der Technischen Universität Hamburg hin zu einer nachhaltig handelnden Institution mit Forschungsexzellenz definierte maßgeblich die neue Forschungsstruktur mit fünf strategischen Forschungsfeldern. Mehrere dieser Felder, z. B. „Advanced Materials & (Bio-) Processes“ sowie „Environmental & Energy Systems“ spiegeln sich in den aktuell geplanten Forschungsgroßprojekten, dem Sonderforschungsbereich 1615 „Smart Reactors“, dem Bundesexzellenzcluster „BlueMat: Water-Driven Materials“ und der Verlängerung des Graduiertenkollegs 2462 „Prozesse in natürlichen und technischen Partikel-Fluid-Systemen“ wider. Diese Projekte und die im Antrag beschriebenen Forschungsvorhaben sind auf die Analyse von Probensystemen in Umgebungen mit dynamisch wechselnden Parametern angewiesen. Wesentliche Anforderungen dieser Vorhaben für Probenuntersuchungen auf mikroskopischer Ebene sind, neben feuchten Umgebungen, auch oxidierende und reduzierende Bedingungen bei Temperaturen im Bereich von -20 °C bis 1400 °C. Um derartige Untersuchungen gewährleisten zu können ist ein Environmental und in-situ Rasterelektronenmikroskop erforderlich. Besonders die Möglichkeit mittels Feldemissionskathode und speziellem Halter temperatur- und gaskontrollierte Experimente von elektronentransparenten Proben mit einer Strukturauflösung von wenigen Nanometern im Rastertransmissionsmodus durchzuführen ist eine notwendige Bedingung für die Analyse nanoporöser Systeme, wie z.B. Aerogele. Auch Benetzungsstudien von elektronentransparenten Baustoff- oder nanoporösen Siliziumproben sind nur in einem Environmental und in-situ Rasterelektronenmikroskop mit Rastertransmissionsmodus möglich und z.B. mit in-situ Flüssigkeitshaltern für Transmissionselektronenmikroskope nicht durchführbar. Um eine Verbesserung der Bildqualität auch unter hohen Temperaturen und Partialdrücken zu erreichen, ist zusätzlich die Bildgebung mittels absorbiertem Elektronenstrahlstrom notwendig. Als wichtige Komponente für eine konstante Überwachung der Gasumgebung ist ein Massenspektrometer vorgesehen. Die Betriebseinheit Elektronenmikroskopie ist das nutzerbasierte Gerätezentrum für Elektronenmikroskopie der Technischen Universität Hamburg. Die seit 2011 kontinuierliche Modernisierung der Betriebseinheit Elektronenmikroskopie mit leistungsfähigen Elektronenmikroskopen sowie Ausstattung für Probenpräparation und Tomographie war eine maßgebliche Voraussetzung, um wettbewerbsfähige Forschung, z.B. für den Sonderforschungsbereich 986, zu ermöglichen. Zahlreiche laufende und künftige Forschungsvorhaben in den Materialwissenschaften, der Verfahrenstechnik sowie der Baustofftechnik bauen in Form von Einzel- oder Verbundprojekten auf eine leistungsfähige Elektronenmikroskopie auf. Mit dem hier beantragten Environmental und in-situ Rasterelektronenmikroskop wird es möglich sein, die geplanten Forschungsvorhaben durchzuführen, die auf die Analyse von Probensystemen in wechselnden Umgebungsbedingungen angewiesen sind.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Environmental und in-situ Rasterelektronenmikroskop
• Gerätegruppe: 5120 Rasterelektronenmikroskope (REM)
• Antragstellende Institution: Technische Universität Hamburg
• Leiter: Dr.-Ing. Martin Ritter