Transmission electron microscope for the analysis of soft matter and hybrid materials (including energy-dispersive X-ray spectroscopy)

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Die chemischen Materialwissenschaften nehmen eine Schlüsselposition im Forschungsprofil der Leibniz-Universität Hannover ein, da sie ein Bindeglied in fast allen etablierten Schwerpunkten 'Optische Technologien', 'Biomedizinforschung', 'Quantenoptik' und 'Produktionstechnik' ist. Durch kürzlich erfolgte Neuberufungen konnte der Bereich der chemischen Materialwissenschaft nachhaltig gestärkt werden. In diesem Zuge hat sich ein Schwerpunkt der Forschung herausdifferenziert, der deutlich stärker als bisher in Richtung weicher Materie, Polymere, Hybridmaterialien und Kolloide orientiert ist. Diese Art der Materialien erfordert zur Charakterisierung eine Analytik, die auf die speziellen Charakteristika hin ausgerichtet ist. Die Leibniz-Universität Hannover wird deshalb eine neue Core-Facility Multi-Skalen Analyse-Techniken für die Chemische Materialwissenschaft (cfMATCH) ins Leben rufen. Das Konzept der Universität besteht darin, dass alle Forscher in einem Zentrallabor eine umfassende Charakterisierung eines chemischen Materials erhalten können. Verschiedene Institute der Naturwissenschaftlichen Fakultät, der Fakultät für Mathematik und Physik und der Fakultät für Maschinenbau haben Bedarf erklärt, aber auch außerhalb der Universität z.B. in der Kooperation mit der Medizinischen Hochschule Hannover gibt es Interesse. Die Elektronenmikroskopie (TEM und SEM) ist als Analysetechnik für chemische Materialien unverzichtbar, weshalb wir für cfMATCH eine kombinierte Anschaffung beider Geräte planen. Die Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), Gegenstand hier, soll dabei speziell auf die Bedürfnisse ausgerichtet werden, die sich für weiche Materie mit verhältnismäßig hohem Anteil organischer Bestandteile ergeben. Das beantragte Gerät weist Spezifikationen auf, die zwar auch Abbildungen mit hoher Auflösung (sub-nm-Bereich) gewährleisten, ist aber primär im Hinblick auf hohen Abbildungskontrast hin optimiert. Da die relevanten Proben sehr häufig empfindlich in Bezug auf Strahlungsschäden sind, soll zum einen bei geringer Energie der Elektronenstrahlung (120kV) gearbeitet werden und zum anderen sollen Methoden der TEM unter cryogenen Bedingungen angewendet werden. Eine entsprechende Ausstattung für Präparation und Messungen bei tiefen Temperaturen soll in cfMATCH vorhanden sein. Da die relevanten Materialien häufig eine komplexe Nanostruktur aufweisen, wird gleichzeitig großes Gewicht auf eine enorm leistungsstarke, ortsaufgelöste Elementaranalytik mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie gelegt (EDX). Konkrete Einsatzgebiete des TEM-Geräts sind für die Untersuchung selbstorganisierter Tensidstrukturen in Lösung, der Anordnung von Nanopartikeln in Partikel-basierten Materialien, darunter auch Hybriden aus Nanopartikeln und funktionellen Polymeren, Hybridmaterialien aus anorganischen Phasen mit Biomolekülen, elektrisch leitfähigen metallorganischen Gerüststrukturen und von Kristallisationsvorgängen anorganischer Phasen in Gegenwart organischer Moleküle.