Kryo-Rasterelektronenmikroskop

• Fachliche Zuordnung: Materialwissenschaft
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 467965905

Antragsgegenstand ist ein Kryo-Rasterelektronenmikroskop (Kryo-REM) mit thermischem Emitter, das speziell den Anforderungen zur Untersuchung schlecht leitfähiger kunststoffbasierter und biologischer Proben genügt. Neben einer hohen Abbildungsleistung bei niedrigen Beschleunigungsspannungen sind hierfür ein Betriebsmodus im Niedervakuum sowie ein System zur energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) mit hoher Sensitivität erforderlich. Zur Probenvorbereitung der sensitiven Materialien verspricht der Einsatz einer Kryo-Argonionenpolitur die Herstellung qualitativ hochwertiger Schliffe, durch welche bei vielen Proben eine deutlich erhöhte Aussagekraft der REM-Aufnahmen erreicht bzw. eine Bewertung überhaupt erst ermöglicht wird. Mittels einer Kryopräparationseinheit wird es möglich sein, auch bei Raumtemperatur nicht stabile Proben zu untersuchen, indem diese während Präparation und Untersuchung mit flüssigem Stickstoff gekühlt werden. Gleichzeitig lassen sich Einfrier- und Auftauprozesse nachbilden und mittels REM-Bildgebung untersuchen und überwachen. Das beantragte System komplementiert dabei die an der Leibniz Universität Hannover bereits vorhandene Ausstattung. Insbesondere werden erstmalig Kryo-REM-Untersuchungen und Probenpräparationen mittels Argonionenpolitur ermöglicht. Zu den wiederkehrenden Forschungsaufgaben, die mit dem beantragten Gerät bearbeitet werden sollen, gehören die Bewertung von Faseroberflächen, Faservliesen, Grenzflächenqualitäten und Versagensmechanismen bei der Entwicklung von Faserverbundkunststoffen. Für die Bewertung der Faser-Matrix-Haftung soll neben Bruchflächenanalysen die Schliffflächenanalyse mittels Argonionenpolitur eingesetzt werden. Bei der Entwicklung neuer Recyclingansätze dienen REM-Untersuchungen dazu, den Aufbau komplexer Materialien (u. a. Mehrschichtverbünde) zu analysieren, um basierend darauf geeignete Verarbeitungsstrategien zu entwickeln. REM-Analysen der Zwischen- und Endprodukte geben Aufschluss darüber, welchen Einfluss die Verarbeitungsschritte auf die Materialcharakteristik haben. In Projekten zur marinen Abbaubarkeit von Kunststoffen sollen Probekörper aus Feldversuchen untersucht werden, die häufig einen signifikanten biologischen Bewuchs aufweisen. Durch Argonionenpolitur können hier Schliffe hergestellt werden, welche den biologischen Bewuchs nicht zerstören. Damit ist die Bewertung der Abbaumechanismen im Inneren des Probekörpers möglich. Im Forschungsfeld der Kryotechnik sollen die Einflüsse der Prozessparameter von Einfrier- sowie Auftauvorgängen von Bioproben (suspendierte Zellen, Gewebe) sowie Kombinationsprodukten (polymere Trägerstrukturen mit Zellen / Gewebe aus dem Tissue Engineering und der regenerativen Medizin) untersucht werden. Die Kryopräparationseinheit ermöglicht hierbei die Nachbildung der typischen Prozessschritte. Gleichzeitig können strukturelle Einflüsse mit einer Auflösung quantifiziert werden, die der am IMP vorhandenen Kryo-Mikroskopie überlegen ist.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Kryo-Rasterelektronenmikroskop
• Gerätegruppe: 5120 Rasterelektronenmikroskope (REM)
• Antragstellende Institution: Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Hans-Josef Endres