Hochauflösendes Rasterelektronenmikroskop

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 214139603

• Erstellungsjahr: 2016

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das geförderte hochauflösende Rasterelektronenmikroskop (HRSEM) wurde als Bindeglied zwischen konventionellen SEM-Methoden und der Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) angeschafft und an der Zentraleinrichtung Elektronenmikroskopie (ZELMI) der TU Berlin in einem besonders störungsarmen Gebäude aufgestellt. Es ist damit sowohl in die eigene wissenschaftliche Nutzung als auch in Forschungskooperationen eingebunden. Über den geregelten Zugang der ZELMI wurde das HRSEM ferner im Rahmen des Forschungssupports von vielen weiteren Arbeitsgruppen der TU Berlin genutzt. Dementsprechend breit sind das Anwendungsgebiet des HRSEMs und die daraus hervorgegangenen Forschungsergebnisse. Unter anderem wurde an im Querschnitt präparierten Proben die nanoskopische Struktur von kovalent gebundenen mikroporösen Polymernetzwerken an einer Goldoberfläche als eine robuste Beschichtung aufgeklärt. Auch konnten mit dem HRSEM mit hoher Auflösung polyedrische Strukturen gezeigt werden, die sich bei der mehrfachen Abscheidung von Silber auf Gold mittels Elektrodeposition für die Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) ausbilden. Es zeigt sich, dass für das SERS Signal nicht die Polyederform, sondern deren Subnanostruktur auschlaggebend ist, die nur im HRSEM nachgewiesen werden konnte. Neben anderen Forschungsergebnissen sei abschließend auf die Arbeiten von Coscun et al. hingewiesen, die eine neuartige Phase im System Sc-Ta-O-N synthetisiert und deren Struktur u.a. mittels HRSEM charakterisiert haben. Aufgrund des optischen Bandgaps von 2.67 eV ist dies ein vielversprechendes Material für die fotokatalytische Aufspaltung von Wasser. Eigene methodisch geprägte Untersuchungen nutzen die hochbrilliante kalte Feldemissionselektronenquelle, die niedrigen Landeenergien der Elektronen auf der Probe sowie die effiziente Trennung von Sekundär- und Rückstreuelektronen des Triple-Detektorsystems des HRSEMs. So wird die Möglichkeit erschlossen, einzelne Monolagen von Graphen auf unterschiedlichen Substratoberflächen nachzuweisen. Bei niedriger Primärelektronenenergie ist es auch gelungen, den Potentialkontrast in Halbleiternanostrukturen in pn-Übergängen mittels Sekundärelektronen sichtbar zu machen und mit z.T. widersprüchlichen festkörperphysikalischen Theorien aus der Literatur zu vergleichen. Es zeigt sich, dass die Dichte der Oberflächenzustände entscheidend den Potentialkontrast beeinflusst. Folglich hängt das Signal auch maßgeblich von der Oberflächenbeschaffenheit der Probe ab.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Charakterisierung und Messung von ultrafeinen Partikeln (Nanomaterialien) in: Margit Löschau: Reinigung von Abgasen – unter besonderer Berücksichtigung der thermischen Abfallbehandlung – 2014 ISBN: 978-3-944310-13-8
  S. Plitzko, N. Dziurowitz
  
• Microstructural and Nanostructural FE-SEM, TEM, and STEM Investigations of High Strength Boron-Alloyed Steel Used in the Automotive Sector. Practical Metallography, 2014, 51, 722-733
  Säglitz, M.; Berger, D.; Gernert, U. & Selve, S.
  
• Synthesis and Crystal Structure of Rutiletype ScTa2O5N. Z. Anorg. Allg. Chem. 2014, 640, (14), 2771– 2775
  Cosgun, Sevilay; Rohloff, Martin; Göbel, Caren; Gernert, Ulrich; Fischer, Anna & Lerch, Martin
  
• Calculating Average Surface Enhancement Factors of Randomly Nanostructured Electrodes by a Combination of SERS and Impedance Spectroscopy. Phys.Chem.Chem.Phys., 2015, 17, 21220- 21225
  Kozuch, J.; Petrusch, N.; Gkogkou, D.; Gernert, U. & Weidinger, I. M.
  
• Efficient and Stable TiO2 :Pt-Cu(In,Ga)Se2 Composite Photoelectrodes for Visible Light Driven Hydrogen Evolution. Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1402148
  Azarpira, Anahita; Lublow, Michael; Steigert, Alexander; Bogdanoff, Peter; Greiner, Dieter; Kaufmann, Christian A.; Krüger, Martin; Gernert, Ullrich; van de Krol, Roel; Fischer, Anna & Schedel‐Niedrig, Thomas
  
• Microporous polymer network films covalently bound to gold electrodes. Chem. Commun., 2015, 51, 4283
  Becker, Daniel; Heidary, Nina; Horch, Marius; Gernert, Ulrich; Zebger, Ingo; Schmidt, Johannes; Fischer, Anna & Thomas, Arne
  
• Optical properties of silver nanocube surfaces obtained by silane immobilization. Nanospectroscopy 2014; 1: 19–25
  Merk, Virginia; Nerz, Alexander; Fredrich, Sebastian; Gernert, Ulrich; Selve, Sören & Kneipp, Janina
  
• The Nano-Particle Mass Classifier (Nano-PMC): Development, Characterization, and Application for Determining the Mass, Apparent Density, and Shape of Particles with Masses Down to the Zeptogram Range. Aerosol Science and Technology Volume 49, Issue 7, 2015
  Broßell, D.; Valenti, M.; Bezantakos, S.; Schmidt-Ott, A. & Biskos, G.
  
• Polarization- and wavelength-dependent surface-enhanced Raman spectroscopy using optically anisotropic rippled substrates for sensing. ACS Sensors (2016)
  Gkogkou, Dimitra; Schreiber, Benjamin; Shaykhutdinov, Timur; Ly, Hoang Khoa; Kuhlmann, Uwe; Gernert, Ulrich; Facsko, Stefan; Hildebrandt, Peter; Esser, Norbert; Hinrichs, Karsten; Weidinger, Inez M. & Oates, Thomas W. H.