K2-Kamera

Technische Universität Graz (TU Graz)

Graz | Website

Großgerät

Kurzbeschreibung

Seit 2011 verfügt die Technische Universität Graz mit dem Austrian Scanning Transmission Electron Microscope (ASTEM) über eines der leistungsfähigsten Elektronenmikroskope weltweit, mit dem die Charakterisierung nanoskaliger Strukturen in Materialien, Werkstoffen und Halbleiterelementen – einschließlich ihrer physikalischen Eigenschaften in 2D und 3D möglich wurde. Der Einsatzbereich erstreckt sich von der Erforschung von Defekten, Korngrenzen und Grenzflächen in Festkörpern und Bauelementen bis zur Analytik von Nanoteilchen und Biomaterialien. Während das ASTEM-Grundgerät auch für die nächsten Jahre eine sehr gute Basis für hochkarätige Forschung bleiben wird, ergab sich gerade bei den Elektronendetektoren dringender Erneuerungsbedarf. Um den Anschluss an neueste wissenschaftliche Entwicklungen zu sichern, wurde ein völlig neuartiger Elektronendetektor installiert, wodurch die Qualität der Ergebnisse, aber auch der Einsatzbereich des Mikroskops ganz entscheidend erweitert wurde: Mit diesem Detektor entstehen neue Charakterisierungsmöglichkeiten im Bereich der Untersuchung von strahlenempfindlichen Materialien, bei Kryo bzw. in-situ Untersuchungen von Biomaterialien und Werkstoffen, in der Elektronentomographie, sowie der Schadensanalytik. Hochauflösende Untersuchungen magnetischer und elektrischer Felder an nanostrukturierten Materialien und Bauelementen können in Österreich überhaupt erstmals in Angriff genommen werden. Die verbesserte Ausstattung lässt eine Intensivierung der Forschungskooperationen erwarten und schafft für das FELMI und die TU-Graz geeignete infrastrukturelle Rahmenbedingungen für zukunftsweisende Technologie-, Innovations- und Forschungscluster. Neben der Stärkung der kooperativen Forschung mit anderen steirischen Universitäten und Forschungsinstituten gilt das ASTEM-Upgrade auch als Eintrittskarte in europäische Spitzenforschungsprojekte.

Ansprechperson

Gerald Kothleitner

Research Services

Mit der installierten Infrastruktur kann der Forschungsschwerpunkt des FELMI-ZFE „Nanoanalytik von Materialien“ entscheidend weiterentwickelt und neuartige Untersuchungsleistungen in folgenden Bereichen angeboten werden:

• Erforschung der physikalischen Grundlagen der atomar auflösenden Elektronenmikroskopie und der quantitativen Interpretation von 2-D und 3-D Daten (Bilder und Tomogramme).
• Entwicklung neuer analytischer Methoden auf dem Gebiet der Elektronenenergieverlustspektroskopie.
• Einführung neuer Abbildungstechniken für magnetische und elektrische Materialien und Nanostrukturen.
• Dosis-kontrollierte Elektronenmikroskopie von strahlenempfindlichen Materialien unter Kryobedingungen.
• Erweiterung der hochauflösenden Elektronenmikroskopie für die Strukturaufklärung von Biomaterialien, Clustern und biologischen Makromolekülen.

Methoden & Expertise zur Forschungsinfrastruktur

Das Institut zählt zu den führenden europäischen Forschungslabors auf dem Gebiet der hochauflösenden Transmissionselektronenmikroskopie von Materialien und Bauelementen. Das Infrastrukturprojekt „ASTEM-Upgrade“ ist dem Forschungsschwerpunkt des Instituts „Nanoanalytik von Materialien“ zuzuordnen, in dem die Arbeitsgruppen von Prof. Gerald Kothleitner und Prof. Werner Grogger die Materialanalytik mit atomarer Auflösung vorantreiben.
Mit dem ASTEM wurden bereits zahlreiche universitätsübergreifende Forschungsarbeiten durchgeführt. Dabei handelt es sich um folgende Institute und Arbeitsgruppen, die von der neuen Infrastruktur in besonderem Masse profitieren sollen:

• Institut für Physik, Universität Graz: Energieverlustspektroskopie von Oberflächenplasmonen in metallischen Nanostrukturen (Projektpartner).
• Institut für Experimentalphysik, TU Graz: Untersuchung von metallischen Clustern, die mittels Helium-Tröpfchen-Methode präpariert wurden (Projektpartner).
• Institut für Zellbiologie, Histologie und Embryologie, Medizinische Universität Graz: 3D Elektronenmikroskopie von Neuronen (Projektpartner).
• Institut für Materialphysik, TU Graz: Untersuchung von nanoporösen Materialien.
• Institut für Festkörperphysik, TU Graz: Charakterisierung von Halbleiterbauelementen.
• Institut für Werkstoffkunde, Fügetechnik und Umformtechnik, TU Graz: Charakterisierung von Nanopräzipitaten in Leichtbau-Legierungen.

Diese erfolgreichen Forschungsarbeiten am ASTEM führten seit 2011 zu 70 wissenschaftlichen Publikationen in peer-review Zeitschriften, darunter wurden 27 Publikationen mit Partnern innerhalb der TU Graz, 12 Publikationen gemeinsam mit dem Institut für Physik der Universität Graz, 10 Publikationen mit der Montanuniversität Leoben und 15 Publikationen mit internationalen Partnern erzielt. Zum Beispiel wurden die Mitarbeiter des FELMI-ZFE im Projektbereich ASTEM zu 41 wissenschaftlichen Vorträgen auf internationalen Tagungen eingeladen, darunter auch Plenarvorträge.

Zuordnung zur Core Facility

Austrian Centre for Electron Microscopy and Nanoanalysis

Ao.Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn.
Gerald Kothleitner
Institut für Elektronenmikroskopie und Nanoanalytik
+43 316 873 8336
gerald.kothleitner@felmi-zfe.at
https://www.felmi-zfe.at/
Das Nutzungsmanagement des ASTEM-Mikroskops und des neuen Detektors erfolgt über das Buchungssystem des FELMI-ZFE: Antragsformular, Diskussion der geplanten Forschungsarbeiten sowie Beurteilung und Entscheidung des Steering-Komitees. Für projektbezogene Forschungsarbeiten wird ein bevorzugter Zugang eingerichtet. Die Kosten für die Partner werden entsprechend dem Nutzungsanteil berechnet und setzen sich aus Kosten für den Betrieb, der Wartung und etwaigen Reparaturen (ASTEM und Detektor) zusammen.
EU Projekt: ESTEEM3
Jahr: Beginn 2019
Autor / TU-seitig: Gerald Kothleitner
Projektpartner: Internationales Kosortium (siehe Weblink)
Weblink: https://www.esteem3.eu/