Kryogenes 200kV (Raster-)Transmissions-Elektronenmikroskop

• Fachliche Zuordnung: Polymerforschung
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 568550370

Jüngste Entwicklungen in der kryogenen Elektronenmikroskopie machen diese besonders nützlich für die Charakterisierung und 3D-Rekonstruktion strahlungsempfindlicher organischer Materialien, biologischer Proben sowie für die elementspezifische Abbildung in Partikeln und Katalysatoren. Wir beantragen Fördermittel für die Anschaffung eines neuen kryogenen Raster-Transmissions-Elektronenmikroskops, das mit einer Feldemissionskathode ausgestattet ist und im Spannungsbereich von 80–200 kV betrieben werden kann. Das Mikroskop soll als zentrales Arbeitsinstrument in einer Elektronenmikroskopie-Core Facility dienen, in der Wissenschaftler*innen aus der Chemie, Biologie und Physik ihre Experimente durchführen werden. Angesichts der vielfältigen Anforderungen benötigen wir ein multifunktionales Gerät, das ein breites Spektrum an Techniken unterstützt. Unser Ziel ist es, eine exzellente Balance zwischen High-End-Performance und vielseitiger Anwendbarkeit zu erreichen. Das Gerät wird in der EM-Core Facility der Johannes Gutenberg-Universität untergebracht und betrieben und ist für eine disziplinübergreifende Nutzung durch mehrere Nutzergruppen vorgesehen. Zu den Anwendungen zählen – jedoch nicht ausschließlich – die Raster-Transmissions-Elektronenmikroskopie (STEM) zur 2D- und 3D-Charakterisierung biologischer und weicher Materialien, (in)organischer Nanomaterialien und Partikel in der Strukturbiologie, mit besonderem Fokus auf kryogene (S)-TEM-Techniken. Letztere ermöglichen durch den Einsatz von Low-Dose-Techniken die Minimierung der Elektronenstrahldosis und damit eine Reduzierung strahleninduzierter Schäden an weicher Materie, Biomaterialien und biologischen Proben. Zusätzlich zu einem umfassenden (bio)chemischen Charakterisierungsportfolio und hoher Vielseitigkeit ermöglicht das Mikroskop das Screening und die Validierung von Kryo-Präparations- und Vitrifikationsbedingungen mithilfe des AutoGrid-Probenformats. Dieses Format ist kompatibel mit und direkt übertragbar auf High-End-Instrumente am Mainzer Forschungscampus sowie in den Partner Core Facilities der Rhein-Main-Universitätsallianz (RMU), um die höchst-mögliche strukturelle Auflösung von Biomaterial- und biologischen Proben zu ermöglichen. Das beantragte EM-Instrument stellt eine äußerst robuste Plattform dar, inklusive optimierter Softwarelösungen für automatisierte und unbeaufsichtigte Workflows. Es erlaubt die Gewinnung struktureller und chemischer Informationen aus einer Vielzahl unterschiedlicher Proben, sowohl durch Arbeitsgruppen aus der Chemie als auch aus der Biologie.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Kryogenes 200kV (Raster-)Transmissions-Elektronenmikroskop (teilfinanziert)
• Gerätegruppe: 5100 Elektronenmikroskope (Transmission)
• Antragstellende Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
• Leiter: Professor Dr. Pol Besenius