Röntgenkleinwinkelstreuanlage

• Fachliche Zuordnung: Polymerforschung
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 567763721

Mithilfe der Röntgenkleinwinkelstreuung lassen sich Strukturgrößen im Bereich von etwa einem bis mehreren hundert nm erfassen. Damit nimmt diese Methode eine zentrale Rolle in der Erforschung nanoskaliger Systeme, vor allem im Bereich der weichen, synthetischen und biologischen Materie als auch der Materialforschung im Allgemeinen ein. Für verdünnte Systeme liefert diese Methode Informationen über Größe, Größenverteilung und Form der Streuobjekte. Je nach Kontrast sind über den Formfaktor auch Informationen über die interne Struktur (z.B. Kern-Schale) zugänglich. In konzentrierten Systemen erhält man Zugang zum Strukturfaktor, der die räumliche Verteilung der Streuobjekte beschreibt. Mit den, inzwischen standardmäßig genutzten, hochauflösenden Flächendetektoren lassen sich auch anisotrope Streumuster wie z.B. Beugungsmuster von kolloidalen Kristallen untersuchen und damit Kristallstrukturen aufklären. Nicht zuletzt durch die beindruckende technische Weiterentwicklung im Bereich der Röntgenoptik, der Detektion und der Probenumgebung in den letzten Jahrzehnten sind solche Untersuchungen heute nicht mehr auf Großforschungseinrichtungen (Synchrotron) beschränkt. Es wird eine Anlage zur Röntgenstreuung beantragt, mit der ein Streuvektorbereich über etwa vier Größenordnungen zugänglich ist. Im Bereich kleiner Streuvektoren sollen Messungen bis 0.01 nm^-1 möglich sein, damit Strukturgrößen über 500 nm aufgelöst werden können. Das Gerät soll vorrangig von den Instituten der Chemie und Physik an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg genutzt werden. Für den Einsatz in aktuellen und geplanten Forschungsvorhaben ist eine flexible und großräumige Probenumgebung, die auch die Einbringung von Eigenbauten (z.B. Zugspannungsexperimente) erlaubt, ebenso wichtig wie die Möglichkeit kinetische Prozesse durch kurze Messzeiten in situ verfolgen zu können. Neben Messungen mit evakuierter Probenkammer, sollen vor allem auch Messungen bei Atmosphärendruck möglich sein. Letztere Messbedingungen sind insbesondere für die Untersuchung von scherinduzierten Phasenübergängen mit der ebenfalls beantragten Scherzelle erforderlich. Mit dem Gerät sollen metallische und nicht-metallische Nanopartikel sowie deren Aggregationsverhalten in Anwesenheit von z.B. Peptiden (Plattform PoLIfaces und geplante Initiative), polymere Einzelkettennanopartikel, neuartige thermoplastische Polyesterelastomere, responsive Polymere als auch mizellare Systeme (GRK 2670) untersucht werden. Ein Schwerpunkt der Untersuchungen wird auf dem Nichtgleichgewichtsverhalten von Modellkolloiden mit Kern-Schale-Struktur und hochkontrastigen Kernen liegen. Diese Systeme bieten ideale Kontrastbedingungen um Form- und Strukturfaktor von dicht-gepackten Proben separieren zu können. Damit ist es möglich z.B. Phasenübergänge systematisch zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Röntgenkleinwinkelstreuanlage
• Gerätegruppe: 4020 Röntgenkameras für Feinstruktur und Topographie
• Antragstellende Institution: Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
• Leiter: Professor Dr. Matthias Karg, Ph.D.