Hochauflösendes 3D Röntgenmikroskop (XRM)

• Fachliche Zuordnung: Agrar-, Forstwissenschaften und Tiermedizin
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 555934667

Geo- und Biomaterialien wie Gesteine, Minerale, Böden, Tiere, Pflanzen und menschliches Gewebe weisen komplexe interne Mikrostrukturen auf, die für Eigenschaften und Prozesse in diesen Materialien von großer Bedeutung sind. Bei 2D mikroskopischen Analysemethoden ist eine Probenpräparation (Schnitte) unausweichlich, was den Nachteil hat, dass einerseits die Mikrostrukturen durch die Präparation gestört werden und andererseits eine räumliche (3D) Anordnung nicht messbar ist. Bei dem beantragten Gerät handelt es sich um ein hochauflösendes 3D Röntgenmikroskop (XRM) mit dessen Hilfe nicht invasiv Mikrostrukturen von verschiedensten Materialien in situ erfasst und als 3D-Modell rekonstruiert und analysiert werden. Diese nicht invasive Methode hat neben der räumlichen Charakterisierung den Vorteil, dass Veränderungen über die Zeit bei unterschiedlichen Prozessen (z. B. Verwitterung, Translokation von Stoffen, Einwirkung von Drücken oder Änderungen in thermischen Zuständen, Abbau von Gewebe, etc.) gemessen und quantifiziert werden können. Wir wollen das beantragte Geräte als neue „Core facility“ in dem neu gegründeten Institut für Erdsystemwissenschaften einrichten. In dem Institut haben sich verschiedene geo- und bodenwissenschaftliche Abteilungen (u. a. Geologie, Sedimentologie, Mineralogie, Geochemie, Bodenmineralogie, Bodenchemie und Bodenbiophysik) zusammengeschlossen. Das beantragte Gerät lässt sich in einer sehr breiten Palette von wissenschaftlichen Fragestellungen einsetzen. Dazu gehören unter anderen die Analyse von Porenarchitekturen und Transport-, Mineralisations- und Redoxprozessen in porösen Medien (Böden, Sedimente), Wurzel-Boden-Interaktionen, Gefrier- und Auftauprozesse in Permafrostböden, magmatische Prozesse in Hochdruckexperimenten und deren Bedeutung für Gasblasenbildung, Mineralorientierungen und Grenzflächen bis hin zur Strukturanalyse von Reservoir und Sedimentgesteinen und deren Deformation durch neotektonische Prozesse. Ergänzt wird die Kern-Nutzergruppe durch die Arbeitsgruppen Ökologische Mikrobiologie und Umweltmikrobiologie (Institut für Mikrobiologie) und Zellbiologie (Institut für Zellbiologie und Biophysik), die sich unter anderem mit der Interaktion von Mikroorganismen mit der abiotischen Umwelt (z. B. Böden als Habitat) oder der Untersuchung von 3D in vitro Modellen von Biomaterialien wie bspw. Knochenmark und synthetische Zellstrukturen befassen. Das beantragte Gerät liefert detaillierte Informationen zu Mikrostrukturen annähernd in Synchrotronqualität, die für die grundlagenorientierte Forschung an Bio- und Geomaterialien an der Leibniz Universität Hannover einen wesentlichen Mehrwert bedeutet und neue Forschungsrichtungen zur 3D-Analyse von Strukturen und deren Funktionen eröffnet. Ziel ist es, die vorhandenen bildgebenden Verfahren (XPS, CLSM, ESEM, AFM, etc.) mit der 3D-XRM zu einer korrelativen Bildanalysekette zu verknüpfen und über Multiimaging poren- und mineralskalige Prozesse besser zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Hochauflösendes 3D Röntgenmikroskop (XRM)
• Gerätegruppe: 4070 Spezielle Röntgengeräte für Materialanalyse, Strukturforschung und Werkstoff-Bestrahlung
• Antragstellende Institution: Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
• Leiter: Professor Dr. Stephan Peth