«Новый многофункциональный электронный микроскоп дополняет существующие инструменты в KIT и открывает новые исследовательские горизонты», — говорит профессор Дагмар Гертсен, руководитель лаборатории электронной микроскопии (LEM) KIT. «Новый микроскоп сочетает в себе различные инструменты в одном приборе и может использоваться для получения дополнительной информации об образце за несколько рабочих шагов».Обычно разрешение электронных микроскопов улучшается за счет увеличения энергии электронов. Однако в результате электроны могут модифицировать или даже разрушать структуры исследуемого образца. В новом микроскопе используются электроны сравнительно низкой энергии, около 30 кэВ, и он может работать как сканирующий электронный микроскоп (SEM) или сканирующий просвечивающий электронный микроскоп (STEM).
Следовательно, он подходит для изучения как структуры внутри образца, так и топографии его поверхности. Номинальное разрешение прибора составляет от 0,3 до 0,6 нм (STEM и SEM соответственно), что соответствует 3-6 атомным радиусам. Таким образом, структурные свойства материалов могут быть охарактеризованы и соотнесены с важными функциональными свойствами, чтобы улучшить или понять основные функции, такие как эффективность солнечных элементов, химическая активность катализаторов или потенциальное токсикологическое воздействие наночастиц на биологические клетки.Микроскоп позволяет одновременно исследовать образцы с помощью разных детекторов. «Это дает новые степени свободы в нашем исследовании, которые помогают нам больше, чем просто разрешение», — объясняет д-р Эрих Мюллер из LEM в KIT.
Различные взаимодействия электронов с образцом используются, чтобы предоставить экспертам новые данные, касающиеся поверхностных или объемных свойств образца. С помощью рентгеноструктурного анализа можно также определить химический состав образцов. Специальная камера для визуализации дифрагированных прошедших или рассеянных назад электронов позволяет делать выводы о кристаллической структуре исследуемого материала. «С помощью одного прибора мы теперь можем определять химические и физические свойства образцов гораздо более полно и получать представление об атомной структуре».
В последние годы ученые LEM сконфигурировали новый микроскоп совместно с производителем FEI. Сейчас это первый прибор такого типа, поставляемый по всему миру.Встроенный фрезерный инструмент открывает дополнительные возможности для исследования наномира: сфокусированный ионный пучок, сокращенно FIB, может копать в образце канавки нанометрового размера и, таким образом, обнаруживать «скрытые» слои под поверхностью образца. В интересных местах можно получить поперечные сечения с высокой точностью.
Комбинация SEM или STEM высокого разрешения с FIB и химическим анализом в одном приборе делает новый микроскоп ключевой технологией для фундаментальных и прикладных исследований по изучению влияния наноразмерных структур на свойства материалов.Лаборатория электронной микроскопии KIT выполняет собственные исследовательские проекты, но также предлагает услуги электронной микроскопии для промышленных и исследовательских компаний. Он работает с девятью электронными микроскопами, которые обеспечивают оптимальное понимание множества проблем. Флагманом является FEI Titan с разрешением до 0,07 нм.
Исследовательская деятельность сосредоточена в областях физики твердого тела, материаловедения, нанотехнологий, химии и биологии. Другой основной вид деятельности — разработка методов электронной микроскопии и электронной оптики.