Gerätezentrum für multidisziplinäre Strukturanalyse – Environmental Elektronenmikroskopie zur Material- und Werkstoffcharakterisierung von komplexen Proben

• Fachliche Zuordnung: Biomaterialien ; Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen ; Polymere und biogene Werkstoffe und darauf basierende Verbundwerkstoffe ; Systematik und Morphologie der Tiere ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 514140860

Die Elektronenmikroskopie ist eines der vielseitigsten bildgebenden Verfahren für die Grundlagenforschung in den Natur- und Ingenieurwissenschaften. Ziel dieses Projektes ist der strategische Aufbau eines Gerätezentrums für multidisziplinäre Strukturanalyse an der Hochschule Bremen (HSB) mit einem state-of-the-art Environmental Scanning Elektronenmikroskop (ESEM), einer in-situ-Materialprüfbühne und der ergänzenden Möglichkeit zur energiedispersiven Röntgenspektroskopie. Durch die Einrichtung dieses Gerätezentrums wird die HSB überregional ein methodisches und wissenschaftliches Alleinstellungsmerkmal erlangen, welches die erkenntnisorientierte Forschung der beteiligten Wissenschaftler:innen in ihren jeweiligen Disziplinen maßgeblich voranbringen wird. Diese Projekte werden nachhaltig die erkenntnisorientierte Forschung an der HSB ausbauen und das Forschungsprofil der HSB deutschlandweit und international stärken. Inhaltlich soll dieses Gerätezentrum von einer fakultätsübergreifenden Gruppe von Wissenschaftler:innen zur Analyse vielfältiger biologischer und synthetischer Materialien genutzt werden. Diese Materialien reichen von Protein-Nanofasern, Krebszellen und Fibroblasten über Pflanzenfasern, Insektenkutikula und Kiemengewebe bis hin zu photonischen Kristallen und Porenbeton. Diese komplexen Proben unterscheiden sich in vielen Aspekten grundlegend hinsichtlich ihrer Eignung für die konventionelle elektronenmikroskopische Analyse, da sie z. B. einen hohen Wassergehalt haben und dadurch bei Trocknung Veränderungen in der Morphologie erfahren. Im Gegensatz zur konventionellen Elektronenmikroskopie erlaubt daher nur ein ESEM die Untersuchung solch feuchter (biologischer) Proben im Niedrigvakuum oder im Wasserdampf sowie die wiederholte Analyse ein- und derselben Probe. Um neben der morphologischen Analyse auch Informationen über die chemische Zusammensetzung und mechanischen Eigenschaften der untersuchten Materialien zu erlangen, soll das ESEM zusätzlich mit einer Zugprüfeinheit für mechanische Tests und einem Tool für energiedispersive Röntgenspektroskopie ausgestattet werden. Diese einzigartige Methoden-Kombination wird es den beteiligten Wissenschaftler:innen ermöglichen, mittel- und langfristig umfassende Forschungsfragen zu Struktur-Funktions-Beziehungen von komplexen biologischen und synthetischen Materialien (z. B. Materialermüdung, Bruch- und Quellverhalten und Faser-Matrix-Wechselwirkungen) mit nur einem einzigen Gerät zu beantworten.

• DFG-Verfahren: Großgeräteinitiative
• Großgeräte: Environmental Elektronenmikroskop ; Prüfbühne ; Sputtercoater
• Gerätegruppe: 2910 Dynamische Prüfmaschinen und -anlagen, Pulser ; 5100 Elektronenmikroskope (Transmission) ; 8330 Vakuumbedampfungsanlagen und -präparieranlagen für Elektronenmikroskopie
• Antragstellende Institution: Hochschule Bremen
• Leiter: Professor Dr. Jan-Henning Dirks
• Mitverantwortliche: Professorin Dr. Dorothea Brüggemann; Professor Dr. Thomas Klefoth; Professor Dr. Carsten Reinhardt; Dr. Stefan Veltel