Atome sichtbar machen

04.04.2012

Atome sichtbar machen

Hochkarätiges Elektronenmikroskop unterstützt Forscher der TU Darmstadt

In einem Labor auf der Lichtwiese steht seit kurzem ein außergewöhnlich leistungsstarkes Transmissionselektronenmikroskop (TEM) – abgeschirmt gegen mechanische Schwingungen und magnetische Felder. Die Raumtemperatur liegt konstant bei einem halben Grad Celsius. Mit dem TEM neuester Generation können Forscher kristalline Festkörper auf atomarer Ebene untersuchen.

Mathis M. Müller forscht im Rahmen seiner Doktorarbeit mit dem neuen Elektronenmikroskop. Bild: Katrin Binner
Mathis M. Müller forscht im Rahmen seiner Doktorarbeit mit dem neuen Elektronenmikroskop. Bild: Katrin Binner

Die Begeisterung in der Stimme von Mathis M. Müller ist deutlich zu hören, wenn er von der jüngsten Neuanschaffung des Fachbereichs Material- und Geowissenschaften spricht: „Dank einer Neuentwicklung in der Elektronenmikroskopie, dem sogenannten Cs-Korrektor, ist das Mikroskop in der Lage, einzelne Atome abzubilden“, sagt Müller aus der Arbeitsgruppe von Hans-Joachim Kleebe, Professor am Institut für Angewandte Geowissenschaften und Leiter des Elektronenmikroskopie-Labors an der TU Darmstadt.

Genauer gesagt hat dieses Mikroskop eine Auflösung von 0,8 Ångström. Zum Vergleich: Ein Atom hat etwa einen Durchmesser von einem Ångström, das ist rund ein Millionstel der Dicke eines menschlichen Haares. Die Realisierung der subatomaren Auflösung geht auf die frühen Entwicklungen von Professor Otto Scherzer (damalige TH Darmstadt) und spätere Weiterentwicklung durch Professor Harald Rose im Fachbereich Physik der TU Darmstadt zurück.

Chemische Analytik auf atomarer Basis

Professor Hans-Joachim Kleebe leitet das Labor mit den hochkarätigen Mikroskopen. Bild: Katrin Binner
Professor Hans-Joachim Kleebe leitet das Labor mit den hochkarätigen Mikroskopen. Bild: Katrin Binner

Geräte, wie sie nun im Labor auf der Lichtwiese installiert sind, gibt es noch nicht sehr viele in Deutschland. „Wir sind jetzt in der Lage, State of the Art Elektronenmikroskopie zu betreiben“, sagt Professor Kleebe. Mit dem Elektronenmikroskop können Forscher die Struktur von Materialien auf atomarer Ebene und deren Zusammenhang mit den Materialeigenschaften untersuchen. Ist der Einfluss der Mikrostruktur auf Eigenschaften wie zum Beispiel die optische Transparenz erst einmal verstanden, kann das Material gezielt optimiert werden, erläutert Müller.

Das neue TEM steht, wie auch die anderen vier Elektronenmikroskope im Fachbereich Material- und Geowissenschaften, allen Forschern an der TU Darmstadt zur Verfügung. „Derzeit nutzen hauptsächlich Materialwissenschaftler und Chemiker das Mikroskop für ihre Untersuchungen“, sagt Müller, doch „wir sind damit in der Lage, Fragen aus vielen wissenschaftlichen Bereichen zu bearbeiten“.

Müller forscht selbst im Rahmen seiner Doktorarbeit mit dem Elektronenmikroskop, unterstützt jedoch auch Wissenschaftler anderer Institute und Fachgebiete bei ihrer Arbeit mit dem Gerät. Der Top-Gerätepark des Fachgebiets für Geomaterialwissenschaften wird also stark gefragt sein. Derzeit laufen unter anderem Forschungen zu neuen keramischen Funktionswerkstoffen und Knochenersatzmaterialien.

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