Probenhalter für TEM

• Fachliche Zuordnung: Materialwissenschaft
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 584717733

Die Entwicklung von in situ Haltern im Transmissionselektronenmikroskop (TEM) basierend auf mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) hat beispiellose Möglichkeiten eröffnet, das Materialverhalten unter externen Stimuli wie Temperatur, elektrischem Bias sowie in flüssiger oder gasförmiger Umgebung zu untersuchen. Moderne in situ Gas, Heiz und Biasing TEM-Halter stellen eine integrierte Plattform zur Beobachtung von Materialien unter realistischen Umgebungsbedingungen dar und werden in den folgenden zentralen Forschungsfeldern eingesetzt: I) Festkörper-Wasserstoffspeichermaterialien, II) Exsolutionsprozesse in funktionalen Oxiden, III) Gasphasen-Katalyse und IV) Oxidationsprozesse in Hochtemperaturmaterialien. Die Festkörper-Wasserstoffspeicherung stellt einen vielversprechenden Ansatz für die sichere und nachhaltige Speicherung von Wasserstoff als Energieträger dar. Mithilfe des in situ Gas, Heiz und Bias-TEM-Halters werden wir den Zusammenhang zwischen Gitterfreiheitsgraden und Mikrostruktur untersuchen und deren Umwandlung zur Hydridphase unter Wasserstoffdruck direkt beobachten. Die Beaufschlagung von Temperatur oder elektrischem Bias ermöglicht es, Hydrierungsprozesse sowie die Stabilität der Hydridphase zu analysieren und grundlegende Zusammenhänge zwischen Gitterstruktur, Mikrostruktur und Wasserstoffaufnahme zu etablieren. Darüber hinaus werden wir Modellsysteme mit gezielt eingebrachten Defekten verwenden, um die grundlegenden Prozesse der Hydridbildung bis in den atomaren Bereich zu untersuchen. Metall-dotierte funktionale Oxide dienen als Plattform zur systematischen Untersuchung der Bildung unterstützter Metallkatalysatoren. Die zugehörigen Entmischungsprozesse werden direkt beobachtet und die frühen Stadien der Metallnanopartikelbildung analysiert. Der Wechsel zwischen reduzierenden und oxidierenden Atmosphären bei variabler Temperatur und elektrischem Bias ermöglicht es, deren Einfluss auf die Kinetik der Partikelbildung und die Entwicklung der Partikelmorphologie zu untersuchen. Oxidbasierte Nanokatalysatoren sowie Katalysatoren mit komplexer Zusammensetzung werden eingesetzt, um deren Veränderung während der Gasphasen-Umwandlung schädlicher Gase in wertvolle organische Verbindungen zu beobachten. Der Fokus liegt auf der Analyse der Stabilität dieser Katalysatormaterialien in oxidierenden und reduzierenden Umgebungen sowie auf der Untersuchung ihres Verhaltens unter Gaszersetzungsreaktionen. Der In situ Gas, Heiz und Bias TEM-Halter ermöglicht zudem die Untersuchung von Oxidationsprozessen in Hochtemperaturlegierungen. Wir werden die transiente Oxidation in Abhängigkeit der Temperatur untersuchen und die Oxidstabilität als Funktion des Wasserstoff- oder Feuchtegehalt analysieren. Die entsprechenden Phasenumwandlungen und die Umverteilung von Elementen werden mittels Elektronenbeugung, hochauflösender Bildgebung und Spektroskopie untersucht, um ein grundlegendes Verständnis der Oxidations- und Passivschichtbildung zu erlangen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Probenhalter für TEM
• Gerätegruppe: 5140 Hilfsgeräte und Zubehör für Elektronenmikroskope
• Antragstellende Institution: Ruhr-Universität Bochum
• Leiter: Professor Dr. Christian Liebscher