Elektronenmikroskopie: Atome im Blickfeld

Transmissionselektronenmikroskopie – Forschung an den Grenzen der Physik

Elektronenmikroskope sind Geräte, bei denen beschleunigte Elektronen unter Vakuum zur Erzeugung vergrößerter Bilder verwendet werden. Moderne Elektronenmikroskope dienen jedoch nicht nur der Abbildung von kleinsten Objekten. Ausgestattet z.B. mit Röntgendetektoren oder Energiefiltern liefern sie auch elementspezifische Informationen. Damit kann man chemische Mikroanalyse betreiben. Die Nachweisgrenze für Spurenelemente liegt bei < 10 Atomen, die auf < 1 nm lokalisiert werden können.

Zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts konnte der Physiker Ernst Mach noch die Vorstellung Boltzmanns, dass alle Materie aus Atomen aufgebaut sei, mit dem Sager „Habens schon eins gesehen?“ entkräften. Heute genügt ein Blick in ein Transmissionselektronenmikroskop, um Mach die gebührende Antwort zu geben. Keine „big science“, im Sinne kilometerlanger Beschleuniger, Abschirmungen und dergleichen, lediglich ein klimatisierter Raum mit schweren Vorhängen, gedämpfter Beleuchtung und einer flüsternden, benutzerfreundlichen Maschine, welche die Befehle des Operators erwartet.

Aber „big science“, in dem was dahinter steckt: Nehmen Sie Ihr Handy in die Hand. Was Sie da in der Hand halten, ist ein Hochleistungscomputer, der möglich wird, weil moderne Halbleiterbauelemente heute nur noch einen Bruchteil der Dimensionen haben, wie in den Anfängen der Mikroelektronik, weshalb man heute oft auch von Nanoelektronik spricht. Dazu braucht es genaue Kenntnis der Prozesse auf atomarer Ebene, sowohl im Modell als auch in der „Praxis“ und das Instrument in der Praxis ist das Elektronenmikroskop.

Unser Vorhaben

Forschung braucht Raum: Neues Gebäude am Areal des Atominstituts der TU Wien

Um Forschung auf Spitzenniveau zu betreiben, braucht es nicht nur modernste Geräte. Auch die Räumlichkeiten müssen ideal sein. Aus diesem Grund werden am Areal des Atominstituts der TU Wien Labore und Büroräumlichkeiten für USTEM gebaut. Die Wissenschaftler_innen können hier unter idealen Bedingungen forschen und arbeiten.

Geräte auf Weltniveau

Mit einem Elektronenmikroskop kann man nicht eben mal schnell ein Foto machen, wie mit der Handykamera. Ob und wie gut sich eine Struktur elektronenmikroskopisch abbilden lässt, hängt davon ab, wie gut man diese Struktur versteht. Um die Möglichkeiten der Elektronenmikroskopie voll auszuloten, sind oft komplizierte physikalische Berechnungen nötig. Um kontinuierlich mit der Weltspitze mithalten zu können, sind Geräte nötig, die noch genauere Messungen zulassen als die derzeitig vorhanden.

Impressionen

Sprechen wir miteinander!

 

Visualisierungen: © AE30 Architekten – DI Gerhard Kratochwil, DI Peter Waldbauer, DI Klaus Zeinitzer