Rasterelektronenmikroskop für Messungen unter besonderen Umgebungsbedingungen

• Fachliche Zuordnung: Chemische Festkörper- und Oberflächenforschung
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 572508722

Mit diesem Antrag soll ein Rasterelektronenmikroskop beschafft werden, in dem Proben unter besonderen Umgebungsbedingungen untersucht werden können (environmental scanning electron microscope, E-SEM). Es sollen Proben bei Umgebungsdrücken von bis zu 4000 Pa und bei variablen Probentemperaturen (ca. -70 bis +100°C) untersucht werden können. Neben Detektoren für rückgestreute und Sekundärelektronen soll das Gerät auch über einen Detektor für die energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) verfügen. Mit dem Gerät sollen Mineralien untersucht werden, die für die Geochemie und in der Atmosphärenforschung eine zentrale Rolle spielen. Um fundamentale geochemische Prozesse untersuchen zu können, ist die Abbildung von natürlichen Spaltflächen der Mineralien insbesondere unter speziellen Umgebungsbedingungen essentiell. Mit dem Gerät sollen unter anderem Verwitterungsprozesse von Mineralien untersucht werden, die für die Speicherung von (anthropogenem) Kohlenstoff in Form von Carbonaten verantwortlich sind. In Wolken fungieren mineralische Partikel als Eiskeimbildner, die die heterogene Nukleation von Eis bei hohen Temperaturen ermöglichen und somit die physikalischen Eigenschaften (z.B. Albedo) der Wolken beeinflussen. Die Abbildung von Spaltflächen unter Wasserdampf und bei variabler Temperatur bietet eine ideale Möglichkeit, diese fundamentalen geochemischen Prozesse direkt zu verfolgen. Um die Eisbildung studieren zu können, muss ein Wasserdampfpartialdruck von mindestens 1300 Pa (entspricht dem Dampfdruck von flüssigem Wasser bei +10°C) und ein variables Einstellen der Temperatur des Probentischs im Bereich von -70 bis +10°C möglich sein. Bei vielen geochemischen Prozessen ist es zudem wichtig, die genaue Elementzusammensetzung der beteiligten Mineralien zu bestimmen, weshalb hier auch EDX zum Einsatz kommen soll. Des Weiteren soll das Gerät zur Untersuchung von Perovskiten eingesetzt werden. Für den Einsatz von Perovskiten in Solarzellen wird derzeit an langzeitstabilen, bleifreien Alternativen geforscht. Das hier beantragte Gerät soll für die Untersuchung funktionaler Beschichtungen eingesetzt werden, wobei insbesondere die elementspezifische Analyse über EDX genutzt werden sollen. Darüber hinaus soll das Gerät auch für vergleichende Studien eingesetzt werden, um die Entwicklung von höchstauflösender optischer Mikroskopie (super-resolution microscopy) für die Untersuchung von Gewebeproben und lebende Proben auszuweiten. Hierfür sind Vergleichsmessungen mit einem E-SEM als Benchmark von höchstem Wert. Weiterhin soll das Gerät auch für weitere Messungen im Rahmen des Analytikzentrums Ostwestfalen-Lippe und für Servicemessungen zur Verfügung stehen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Rasterelektronenmikroskop für Messungen unter besonderen Umgebungsbedingungen
• Gerätegruppe: 5120 Rasterelektronenmikroskope (REM)
• Antragstellende Institution: Universität Bielefeld
• Leiterin: Professorin Dr. Angelika Kühnle