Rasterkraftmikroskop mit hohen Bildraten

• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 566304576

Ein Hochgeschwindigkeits-Rasterkraftmikroskop (BioAFM) soll für Messungen von weichen Proben in Flüssigkeine beschafft werden, um dynamische Vorgänge mit hoher räumlicher Auflösung zu untersuchen. Dieses BioAFM besteht aus zwei Komponenten: einem Scankopf und einem invertierten optischen Fluoreszenzmikroskop, wodurch gleichzeitig optische und AFM-Messungen durchgeführt und überlagert werden können. Der Scanbereich des AFM-Scankopfes ermöglicht Topographiemessungen in Flüssigkeiten an mikroskopischen Objekten bis in den 10-Mikrometer-Bereich. Im Gegensatz zu konventionellen AFMs ermöglicht die Hochgeschwindigkeitsversion die Echtzeitbeobachtung schneller Keimbildungsprozesse, extern modulierter Materialveränderungen und die Strukturbildung. Zusätzlich zur Topographie liefert das BioAFM Einblicke in die elastischen und viskosen Eigenschaften weicher Proben. Darüber hinaus unterstützt es eine Reihe moderner Messtechniken, wie z.B. Peak-Force-Tapping, Kontaktmodus, laterale Kraftmessung, quantitative Bildgebung, Kraft-Distanz-Spektroskopie, schnelle Kraftkartierung sowie Lithographie und Manipulation. Diese Messmethoden werden die Forschung der Universität in den Bereichen weiche Materie, organische Chemie und komplexe Flüssigkeiten erheblich unterstützen. Das BioAFM wird in drei Forschungsbereichen eingesetzt. Erstens untersuchen wir den Keimbildungsprozess während des Erhitzens und der Elektrolyse, um die Physik der Blasenbildung in Flüssigkeiten zu erforschen. Darüber hinaus ermöglichen die hohen Bildraten eine Echtzeitüberwachung der Polymerpartikelbildung, wodurch Einblicke in die strukturelle Entwicklung und deren Reaktionsdynamik gewonnen werden. Als drittes Forschungsgebiet wird das AFM für komplexe Flüssigkeiten genutzt, um photoreaktive Grenzflächen und ferroelektrische Fluidstrukturen zu untersuchen. Zudem wird die Nutzung des Gerätes durch Mitglieder des Zentrums für Advanced Medical Engineering und des Forschungsclusters Smart Process Systems erwartet. Das BioAFM wird so aufgebaut, dass es mit zusätzlichen experimentellen Methoden kombiniert werden kann, wie z.B. ein plasmonischer Heizlaser, TIRF-Mikroskopie, Oberflächenplasmonen-Mikroskopie, Mikrofluidik und Hochgeschwindigkeits-bildgebung. Der Zugang zum Gerät wird über ein Online-Buchungssystem für geschulte Nutzer mit ausreichend langen Zeitfenstern angeboten, um eine angemessene Vorbereitung zusätzlicher Experimente zu ermöglichen. Die Schulung erfolgt durch erfahrene Anwender und festangestellte Mitarbeiter des PIs. Diese übernehmen die Benutzerschulung, Buchungsverwaltung, Systemwartung, Datensicherung und Zubehörverwaltung, um einen effizienten Betrieb des BioAFM sicherzustellen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Rasterkraftmikroskop mit hohen Bildraten
• Gerätegruppe: 5091 Rasterkraft-Mikroskope
• Antragstellende Institution: Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
• Leiter: Professor Dr. Claus-Dieter Ohl