Inversion der dynamischen Beugung für die 3D-Rekonstruktion von mesoskopischen und mikroskopischen Feldern

• Antragstellerin: Dr. Laura Niermann
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 578097784

Moderne Technologien erfordern eine präzise 3D-Kontrolle von mesoskopischen und mikroskopischen Feldern, wie dem Verzerrungsfeld oder der Ladungsverteilung an Grenzflächen. Der Fortschritt wird jedoch durch den Mangel an geeigneten, laborbasierten Charakterisierungsmethoden beeinträchtigt. Bisherige Techniken der (Raster-)Transmissionselektronenmikroskopie sind aufgrund starker dynamischer Beugung, eines Mehrfachstreuungseffekts, der die Information über die 3D-Probenstruktur unzugänglich macht, auf die 2D-Analyse oder auf unpraktisch dünne Proben beschränkt. Dieses Projekt etabliert einen neuartigen Ansatz: Die dynamische Beugung wird nicht als Hindernis behandelt, sondern als eine reiche Informationsquelle, die computergestützt zur Gewinnung der 3D-Struktur dekodiert wird. Das zentrale Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer computergestützten Inversionsmethode für die Rekonstruktion von mesoskopischen und mikroskopischen 3D-Kontinuumsfeldern innerhalb von Proben mit Dicken, die repräsentativ für das Volumenverhalten des Materials sind. Dies ermöglicht erstmals eine vollständige 3D-Vermessung des Verzerrungstensors und von elektrostatischen Grenzflächenfeldern. Die Entwicklung dieser Methode wird ein grundlegendes 3D-Verständnis von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen ermöglichen und damit auch eine neue Richtung in der Mikroskopie etablieren, die die in der dynamischen Beugung enthaltenen 3D-Informationen nutzbar macht.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Gruppen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartner: Dr. Colin Ophus; Dr. Di Zhang