Wuppertals neuestes Super-Mikroskop
Topografische Messungen an Oberflächen und dünnen Schichten sind für die Grundlagenforschung und Entwicklung neuer Materialien in der Nanotechnologie erforderlich.
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Übergabe des neuen Mikroskops der Bergischen Universität (v.l.n.r.): Prof. Dr. Günter Müller, Dr. Bernardo Ballesteros-Katemann von der Herstellerfirma Fries Research Technologie GmbH, Prof. Dr. Ronald Frahm, Forschungs-Prorektor Prof. Dr. Wolfgang Spiegel und Prof. Dr. Burckhard Mönter (nicht im Bild Prof. Dr. Ullrich Scherf).
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Topografische Messungen an Oberflächen und dünnen Schichten sind für die Grundlagenforschung und Entwicklung neuer Materialien in der Nanotechnologie erforderlich. Die Nanotechnik, die in der Größenordnung von Nanometern (milliardstel Metern) operiert, beschäftigt sich mit winzigsten Objekten bzw. den aus ihnen gebildeten Oberflächen, die besondere "funktionale" Eigenschaften besitzen. Der Fachbereich Mathematik und Naturwissenschaften der Bergischen Universität hat jetzt ein fast eine Viertel Million Euro teures Rasterkraftmikroskop erhalten, das von Bund und Land NRW finanziert wurde. Damit sind berührungslose Messungen von Oberflächenprofilen und Schichtdicken an Proben bis zu 20x20 cm2 Größe möglich, die bis in den Nanometerbereich gezoomt werden können.
Das Mikroskop war vor einem Jahr von den Physikern Prof. Dr. Ronald Frahm (Experimentalphysik), Prof. Dr. Burckhard Mönter (Festkörperphysik) und Prof. Dr. Günter Müller (Experimentalphysik, Schwerpunktbereich Kondensierte Materie) sowie dem Chemiker Prof. Dr. Ullrich Scherf (Makromolekulare Chemie) beantragt worden. Nach Bewilligung der Gesamtkosten von 227.000 Euro wurde das Gerät jetzt von der Fries Research Technologie (FRT) GmbH, Bergisch-Gladbach, geliefert. Es soll für mehrere Forschungsprojekte vor allem in der Nanotechnologie genutzt werden, die als eine der Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts angesehen wird.
In dem hochwertigen Gerät werden - weltweit erstmalig! - drei mikroskopische Messverfahren miteinander kombiniert, mit denen makroskopische Proben bis zu 20x20 Quadratzentimeter Größe rasterartig untersucht und stufenlos bis zu acht Größenordnungen gezoomt werden können. Die Messzeit hängt von der Auflösung ab und beträgt ca. 1 Minute für 100x100 Pixel. Die Sensoren und Proben sind an Granitplatten schwingungsgedämpft gelagert und ständig von einem wirbelfreien Luftstrom umgeben, der eine hohe Reinraumqualität gewährleistet.
Für die Funktion vieler High-Tech-Produkte ist die Oberflächenqualität der Materialien von entscheidender Bedeutung. Extrem glatte und formtreuen Spiegel aus vergoldeten Silizium-Kristallen werden von Prof. Dr. Frahm untersucht und sollen demnächst in Röntgenstrahl-Optiken am DELTA-Speicherring in Dortmund eingesetzt werden.
Defekt- und staubfreie Oberflächen sind auch in supraleitenden Hohlraumresonatoren wichtig, mit denen beim Deutschen Elektronen-Synchroton DESY in Hamburg Linearbeschleuniger aufgebaut werden. Solch hohe Feldstärken in supraleitenden Beschleunigungsresonatoren wurden erstmals vor 15 Jahren in Wuppertal in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Helmut Piel, einem Pionier der Supraleitung, und Prof. Dr. Günter Müller erreicht. Seither besteht eine enge Kooperation mit DESY.
Kohlenstoff-Nanoröhren werden z.B. für kalte Kathoden in Röntgenröhren, Mikrowellenverstärkern und Flachbildschirmen entwickelt. Zur Aufklärung der Feldemission, also dem Austreten von Elektronen aus der Oberfläche von Metallen unter der Wirkung hoher Spannung und damit hoher elektrischen Feldstärke, solcher Nanostruktur-Kathoden soll in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Müller das neue Rasterkraftmikroskop eingesetzt werden, als Resultat Bauteile in Kooperation mit Herstellern und Anwendern für innovative Produkte entwickelt werden.
In der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Mönter werden Pufferschichten auf flexiblen Bandleitern aus Nickel für die Beschichtung mit Hochtemperatur-Supraleitern entwickelt. Sie können mit dem Mikroskop weit genauer untersucht werden.
Im Fachgebiet Makromolekulare Chemie von Prof. Dr. Scherf soll das Rasterkraftmikroskop zur Charakterisierung von Polymerschichten für elektronische Bauteile (z. B. Organische Solarzellen, LEDs) eingesetzt werden.
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Erschienen am: 27.11.2005
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